WO2018046321A1 - Optik und optisches system - Google Patents

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WO2018046321A1
WO2018046321A1 PCT/EP2017/071462 EP2017071462W WO2018046321A1 WO 2018046321 A1 WO2018046321 A1 WO 2018046321A1 EP 2017071462 W EP2017071462 W EP 2017071462W WO 2018046321 A1 WO2018046321 A1 WO 2018046321A1
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optical system
coupling surfaces
radiation
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Andreas Hartmann
Daniel Weissenberger
Thomas Feil
Philipp Helbig
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Osram GmbH
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Definitions

  • the invention is based on an optic according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an optical system with such an optic.
  • LEDs light-emitting diodes
  • This LED matrix is an optic in the form of a primary optic connected downstream with coupling surfaces and a decoupling surface .
  • a coupling surface is provided for a respective radiation source in this case.
  • large temperature fluctuations can occur, which can lead to thermal expansion and heat shrinkage of the optics. This in turn leads adversely to a relative position between the coupling surfaces and the associated LEDs changes, which can change a coupled radiation amount.
  • the object of the present invention is to provide an optical system and an optical system, which are simple and inexpensive device ⁇ technically designed and independent of temperature have a comparatively high Syste ⁇ meffizienz.
  • optics are provided for a plurality of radiation sources, in particular light-emitting diodes (LEDs), which are used, for example, for a matrix lamp of a vehicle.
  • the optics can have a plurality of coupling surfaces, to each of which at least one radiation source is assigned.
  • the optical system may comprise at least one Auskoppelflä ⁇ surface for the radiation.
  • at least one coupling surface with such GroE SSE formed such that in use of the optical system at a heat expansion and heat shrinkage, particularly at the usual temperature fluctuation depending on the application purpose of the optical system, a coupled in Strah ⁇ lung amount of at least an associated radiation source essentially the same or the same.
  • a respective coupling-in is associated with a respective coupling-out surface, wherein at least two out-coupling surfaces are un ⁇ differently configured.
  • the configuration of the coupling surface with the adjusted at tempera ⁇ fluctuations size has the advantage that a beam spot or irradiation spot irrespective remains the radiation of an associated radiation source is substantially completely or completely on the coupling surface of the heat expansion and heat shrinkage.
  • a beam spot or irradiation spot irrespective remains the radiation of an associated radiation source is substantially completely or completely on the coupling surface of the heat expansion and heat shrinkage.
  • At least part of the coupling surfaces or all coupling surfaces are each formed on a projection or taper.
  • a projection leads to a high coupling efficiency of the radiation.
  • the projections are device-like simply designed as a frusto-conical shape, where they can widen, starting from their coupling surface.
  • the optic preferably consists at least substantially or completely of silicone.
  • Silicone is extremely resistant to thermal and radiation stress, which is particularly advantageous in vehicle technology and in the use of optics as a primary optic.
  • silicone has a high thermal expansion coefficient in comparison to other materials, such as glass or plastic.
  • the optics change significantly in temperature changes when the temperature changes. Due to the inventively adapted coupling surfaces can thus be used with low device complexity, a silicone optics despite their high thermal expansion coefficient.
  • the projections can be made relatively short, since no tension of the projections takes place. In addition, it comes at the point where the mask touches the taper to unge ⁇ wanted losses, as at these points no total reflection of the light takes place. The light is reflected in an uncontrolled manner to the point ⁇ ser or absorbed.
  • the coupling faces are preferably arranged in a einzeili ⁇ gene or multicellular matrix.
  • the at least one Einkoppelflä ⁇ che to compensate for the thermal expansion and shrinkage elongated and / or elliptical.
  • the Any artwork least one coupling surface can be, for example, in Dieje ⁇ nige direction extend, in the present, the main extent of the optical system and / or approximately along the line of movement. The direction may extend, for example, approximately transversely to the main radiation axis of the associated radiation source.
  • the elongated extension of the at least ei ⁇ NEN coupling-in may also be provided in the direction of a row of the matrix in which these coupling surface is arranged.
  • a line or a respective line of the optics can be designed approximately symmetrically in a further embodiment of the invention with respect to the projections and / or the coupling surfaces. It is also conceivable that the optics gene ⁇ rell is symmetrical with respect to their coupling side. An axis of symmetry then extends, for example, approximately transversely to the at least one line and approximately transversely to ei ⁇ ner main optical axis of the optics. If the optics asymmetric secondary optics nachge switched ⁇ , the coupling-out optics may also be asymmetric and be adapted to the secondary optics device technically easy for increasing a system efficiency. Preferably, the optics is approximately plate- workedstal ⁇ tet.
  • the optics may be a, in particular approximately flat, ⁇ A coupling side having from which the projections extend away with the coupling faces. It is conceivable that one line or two lines or a plurality of lines are provided with coupling surfaces. In at least two lines, these are then preferably arranged approximately parallel to each other in ⁇ stand. Furthermore, it is conceivable that at least two rows are arranged offset to one another. The lines may differ with respect to a number of coupling surfaces.
  • the optical system is mounted such that it can expand in a Rich ⁇ tung the line at least.
  • the optical system can be supported such that it can extend along an elongation axis voltage which extends approximately transversely to the main optical axis of the optic and generally parallel to the line ⁇ direction.
  • the optic is designed for a temperature range of about -40 ° C to about + 125 ° C, whereby it can be used in vehicle technology.
  • a respective decoupling surface is provided for a respective coupling surface.
  • the decoupling surfaces are for example projecting or knob-like.
  • an optical system for a driving ⁇ zeugscheinwerfer with an optics according to one or more of the preceding aspects is provided.
  • the optical system may further comprise a radiation source matrix, the radiation sources being designed, for example, as light-emitting diodes (LEDs).
  • the LED 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.
  • 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 instead of or in addition to inorganic LEDs, for example based on AlInGaN or InGaN or Alln-GaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs).
  • OLEDs organic LEDs
  • 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 LEDs can additionally be equipped with their own converter.
  • the LED chips emit white light in the overall normten ECE white field of the automotive industry, example ⁇ as realized by a blue emitter and a yellow / green converter.
  • the optic is preferably used as a primary optic.
  • the primary optics may be followed by a secondary optics which are formed asymmetrically or with a "non-trivial geometry.”
  • the inventive different configuration of at least two may Auskop pel vom ⁇ despite the asymmetrical configuration of the secondary optics advertising achieves high system efficiency to.
  • an LED is provided for a respective coupling surface, wherein the LED matrix and the optics are adapted to each other.
  • a vehicle in which the optics can be used an aircraft or a waterborne vehicle or a be land-based vehicle.
  • the land-based vehicle may be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferred is the use of the vehicle headlight in a truck or passenger car or motorcycle.
  • FIG. 1 is a perspective view of a coupling side of an optical system according to the invention according to an embodiment
  • Fig. 3 is a perspective view of a decoupling side of the optics according to the embodiment.
  • Fig. 4 in a plan view of the decoupling side of the optics according to the embodiment.
  • an optical system 1 with a coupling-in side 2 is shown.
  • the optic 1 is approximately plate-shaped with an approximately elongated and rectangular cross-section.
  • the optics 1 has a multiplicity of coupling surfaces 4 to 40.
  • the coupling surfaces 4 to 22 are in this case arranged in a first line 42 and the coupling surfaces 24 to 40 in a second row 44, wherein the lines 42 and 44 zuei ⁇ extend to each other at approximately the parallel distance.
  • the lower line 44 in FIG. 1 has a coupling-in area less in comparison to the upper line 42.
  • the lower coupling surfaces 24 to 40 are arranged offset to the upper coupling surfaces 4 to 22 angeord- net.
  • the coupling faces 24 to 40 of the Zei ⁇ le 44 each approximately between two adjacent surfaces infeed ⁇ 4 to 22 of the line 42 are arranged.
  • the optical system 1 is held in such a way that it can expand or shrink in the direction of the lines 42, 44 in the event of temperature changes. It is conceivable that the lines 42 and 44 extend approximately in the horizontal direction.
  • a respective coupling-in surface 4 to 40 is formed on a cone-shaped projection 46, wherein for the sake of simplicity only one projection 46 in FIG. 1 is provided with a reference numeral. According to FIG. 1, it is further provided that the upper row 42 is roofed over.
  • the lateral coupling-4, 6, 8, 18, 20 and 22 of the line 42 and the lateral coupling faces 24, 26, 28, 36, 38 and 40 of the line 44 in this case have an ellip ⁇ shaped chan- or elongated configuration. These extend in the direction of their respective row 42 or 44 or along a main expansion direction 48.
  • the LEDs 50 associated with the coupling surfaces 4 to 40 can be seen, wherein a respective LED 50 is provided at a distance from these for a respective coupling surface 4 to 40.
  • a respective LED 50 is provided at a distance from these for a respective coupling surface 4 to 40.
  • the LEDs 50 are viewed in the direction of an optical main axis, that is, as viewed in FIG. 2 approximately perpendicular to the plane of the drawing, within the respective coupling-in surface 4 to 40. stain of the LEDs 50 in use in this case has about the LEDs 50 corresponding size.
  • the optic 2 is shown at a temperature of 115 ° C.
  • the coupling surfaces 4, 6, 8, 24, 26 and 28 have moved in this case compared to a lower temperature in the direction of the main extension direction 48. Because of their elongated or elliptical configuration, the LEDs 50 continue to be located in the direction of the main optical axis within these coupling surfaces 4, 6, 8, 24, 26, 28. The same applies to the coupling surfaces 18, 20, 22, 36, 38 and 40 that moved in the opposite direction. In the central area of the optic 2, the strains are lower or in this area the optic 2 is held. For this reason, with respect to the coupling surfaces 10, 12, 14, 16, 30, 32 and 34, which are arranged approximately centrally, takes place substantially no movement, so that they have substantially no length extension and / or are designed approximately circular.
  • the coupling surfaces 4 to 40 are arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 52 which extends approximately transversely to the main optical axis and to the main expansion direction 48.
  • a length of the longitudinally configured coupling surfaces 4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38 and 40 is greater, the further they are away from the symmetry ⁇ axis 52.
  • a coupling-out 54 of the optical unit 1 is provided ⁇ .
  • This has for a respective coupling surface 4 to 40, see Figure 1, a respective outcoupling surface 56 to 92 on.
  • the lower line 94 according to Figure 3 is provided as in Figure 2 at the line 42 for ⁇ and the upper line 96 on the row 44 of Figure 2.
  • the individual From ⁇ coupling surfaces 56-92 are approximately knob-like removablebil ⁇ det.
  • IMP EXP ⁇ including ten different lens types or forms provided:
  • Lens type 1 decoupling surface 76
  • Lens type 2 decoupling surface 92
  • Lens type 3 decoupling surfaces 78 to 90
  • Lens type 4 decoupling surface 56
  • Lens type 5 decoupling surface 58
  • Lens type 6 decoupling surface 60
  • Lens type 7 decoupling surface 70
  • Lens type 8 decoupling surface 72
  • Lens type 10 outcoupling surfaces 62, 64, 66 and 68.
  • At least one asymmetry is such as that type of lens 10 is configured (from ⁇ coupling surfaces 62 to 68) other than Lin ⁇ sentyp 9 (output surface 74).
  • the optics 1 according to FIG. 4 is thus suitable for a downstream asymmetric separation.
  • kundäroptik 98 suitable which is shown schematically by a dashed line.
  • an optical system in particular for a matrix headlight, which has a plurality of coupling surfaces and a decoupling surface.
  • a size of a portion of the coupling surfaces is chosen such or a portion of the coupling surfaces are configured such that a radiation entering into these coupling surfaces at a thermal expansion and heat shrinkage of the optics at normal operating temperatures remains substantially the same.
  • a plurality of outcoupling surfaces are provided, wherein these are designed and / or arranged asymmetrically.
  • LED 50 Light emitting diode 50

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Abstract

Offenbart ist eine Optik, insbesondere für einen Matrix-Scheinwerfer, die eine Vielzahl von Einkoppelflächen und eine Auskoppelfläche aufweist. Eine Größe eines Teils der Einkoppelflächen ist dabei derart gewählt bzw. ein Teil der Einkoppelflächen sind derart ausgestaltet, dass eine in diese Einkoppelflächen eintretende Strahlung bei einer Wärmeausdehnung und einer Wärmeschrumpfung der Optik bei üblichen Betriebstemperaturen im Wesentlichen gleich bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Auskoppelflächen vorgesehen sind, wobei diese asymmetrisch ausgestaltet und/oder angeordnet sind.

Description

OPTIK UND OPTISCHES SYSTEM
BESCHREIBUNG
Die Erfindung geht aus von einer Optik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfin- dung ein optisches System mit einer derartigen Optik.
Aus dem Stand der Technik sind Matrix-Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt. Diese weisen als Strahlungsquelle eine Matrix aus lichtemittierenden Dioden (LEDs) auf. Dieser LED-Matrix ist eine Optik in Form einer Primäroptik nach- geschaltet mit Einkoppelflächen und einer Auskoppelflä¬ che. Für eine jeweilige Strahlungsquelle ist hierbei eine Einkoppelfläche vorgesehen. Im Einsatz der Optik können große Temperaturschwankungen auftreten, wobei diese zu Wärmeausdehnungen und Wärmeschrumpfungen der Optik führen können. Dies wiederum führt nachteilig dazu, dass sich eine Relativposition zwischen den Einkoppelflächen und den zugeordneten LEDs ändert, wodurch sich eine eingekoppelte Strahlungsmenge ändern kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Optik und ein optisches System zu schaffen, die vorrichtungs¬ technisch einfach und kostengünstig ausgestaltet sind und die temperaturunabhängig eine vergleichsweise hohe Syste¬ meffizienz aufweisen.
Die Aufgabe hinsichtlich der Optik wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des optischen Systems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Erfindungsgemäß ist eine Optik für eine Mehrzahl von Strahlungsquellen, insbesondere Licht emittierender Dioden (LEDs) , vorgesehen, die beispielsweise für einen Mat¬ rix-Scheinwerfer eines Fahrzeugs eingesetzt ist. Die Op- tik kann eine Mehrzahl von Einkoppelflächen haben, denen jeweils zumindest eine Strahlungsquelle zugeordnet ist. Des Weiteren kann die Optik zumindest eine Auskoppelflä¬ che für die Strahlung aufweisen. Vorteilhafterweise ist mindestens eine Einkoppelfläche mit einer derartigen Grö- ße ausgebildet, dass im Einsatz der Optik bei einer Wärmeausdehnung und bei einer Wärmeschrumpfung, insbesondere bei den üblichen Temperaturschwankungen in Abhängigkeit des Einsatzzweckes der Optik, eine einkoppelbare Strah¬ lungsmenge der zumindest einen zugeordneten Strahlungs- quelle im Wesentlichen gleich oder gleich bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass einer jeweiligen Einkoppelfläche eine jeweilige Auskoppelfläche zugeordnet ist, wobei zumindest zwei Auskoppelflächen un¬ terschiedlich ausgestaltet sind. Die Ausgestaltung der Einkoppelfläche mit der an Tempera¬ turschwankungen angepassten Größe hat den Vorteil, dass ein Strahlungsfleck oder Strahlungsspot der Strahlung einer zugeordneten Strahlungsquelle im Wesentlichen vollständig oder vollständig auf der Einkoppelfläche unabhän- gig von der Wärmeausdehnung und der Wärmeschrumpfung verbleibt. Somit können mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand bei Geometrieänderungen der Optik aufgrund von Temperaturschwankungen Strahlungsverluste bei der ent¬ sprechend angepassten Einkoppelfläche vermieden werden. Mit anderen Worten kann durch eine Anpassung der Einkoppelfläche hinsichtlich einer relativen Bewegung zwischen den Strahlungsquellen und der Optik der Effekt bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten der Optik kompensiert werden. Insbesondere kann durch eine Aufweitung der Einkoppelfläche entlang einer Bewegungslinie, bei der es sich um diejenige Linie handelt, entlang derer sich die Strah¬ lungsquelle relativ zur Einkoppelfläche bewegt, bei Tem¬ peraturänderungen eine hohe optische Systemeffizienz erreicht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Einkoppelflächen oder sind alle Einkoppelflächen jeweils auf einem Vorsprung oder Taper ausgebildet. Ein Vorsprung führt zu einer hohen Einkoppel-Effizienz der Strahlung. Die Vorsprünge sind vorrichtungstechnisch einfach etwa kegelstumpfförmig ausgestaltet, wobei sie sich ausgehend von ihrer Einkoppelfläche verbreitern können.
Vorzugsweise besteht die Optik zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus Silikon. Silikon ist äußerst widerstandsfähig hinsichtlich einer thermischen und strahlungstechnischen Belastung, was insbesondere in der Fahr- zeugtechnik und im Einsatz der Optik als Primäroptik äußerst vorteilhaft ist. Allerdings weist Silikon im Ver¬ gleich zu anderen Materialien, wie beispielsweise Glas oder Kunststoff, einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Dies führt dazu, dass sich die Optik bei Tempe- raturänderungen deutlich in ihrer Größe ändert. Durch die erfindungsgemäß angepasste Einkoppelflächen kann somit mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine Optik aus Silikon trotz ihres hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten eingesetzt werden. Alternativ zur erfindungsgemäßen Lösung wäre denkbar, die Vorsprünge mit einer starren Maske einzuspannen, um eine Änderung einer Relativpositi- on zwischen den Einkoppelflächen und den entsprechenden Strahlungsquellen zu verhindern, was allerdings vorrichtungstechnisch äußerst aufwendig ist und nachteilig zu einer hohen Spannungsbelastung der Optik führen kann. Ist eine derartige Einspannung mit einer Maske vorgesehen, so ist es auch notwendig, dass die Vorsprünge für eine hohe Flexibilität vergleichsweise lang ausgestaltet werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung können die Vorsprünge vergleichsweise kurz ausgebildet werden, da keine Ein- Spannung der Vorsprünge erfolgt. Außerdem, kommt es an der Stelle, an denen die Maske den Taper berührt zu unge¬ wollten Verlusten, da an diesen Stellen keine Totalreflexion des Lichtes mehr stattfindet. Das Licht wird an die¬ ser Stelle unkontrolliert reflektiert oder absorbiert. Die Einkoppelflächen sind vorzugsweise in einer einzeili¬ gen oder mehrzelligen Matrix angeordnet.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Einkoppelflä¬ che zum Ausgleich der Wärmeausdehnung und -Schrumpfung länglich und/oder ellipsenförmig ausgebildet. Die mindes- tens eine Einkoppelfläche kann sich dabei etwa in dieje¬ nige Richtung erstrecken, in der die Hauptausdehnung der Optik vorliegt und/oder etwa entlang der Bewegungslinie. Die Richtung kann sich beispielsweise etwa quer zur Hauptstrahlungsachse der zugeordneten Strahlungsquelle erstrecken. Die längliche Erstreckung der mindestens ei¬ nen Einkoppelfläche kann auch in Richtung einer Zeile der Matrix vorgesehen sein, in der diese Einkoppelfläche angeordnet ist.
Sind eine Mehrzahl oder Vielzahl von Einkoppelflächen hinsichtlich ihrer Größe an die Wärmeausdehnung und Wär- meschrumpfung angepasst, so kann eine Größe dieser Einkoppelflächen und/oder deren längliche Erstreckung umso größer sein, je weiter diese von einem Zentrum oder einem mittigen Bereich der Optik oder von einem Haltebereich der Optik oder von einer Zeilenmitte der Matrix entfernt sind .
Eine Zeile oder eine jeweilige Zeile der Optik kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Vorsprünge und/oder der Einkoppelflächen etwa symmetrisch ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass die Optik gene¬ rell hinsichtlich ihrer Einkoppelseite symmetrisch ist. Eine Symmetrieachse erstreckt sich dann beispielsweise etwa quer zur zumindest einen Zeile und etwa quer zu ei¬ ner optischen Hauptachse der Optik. Ist der Optik eine asymmetrische Sekundäroptik nachge¬ schaltet, so kann vorrichtungstechnisch einfach zur Steigerung einer Systemeffizienz die Auskoppelseite der Optik ebenfalls asymmetrisch sein und an die Sekundäroptik angepasst sein. Vorzugsweise ist die Optik etwa plattenförmig ausgestal¬ tet. Die Optik kann eine, insbesondere etwa ebene, Ein¬ koppelseite aufweisen, von der sich die Vorsprünge mit den Einkoppelflächen weg erstrecken. Es ist denkbar, dass eine Zeile oder zwei Zeilen oder eine Vielzahl von Zeilen mit Einkoppelflächen vorgesehen sind. Bei mindestens zwei Zeilen sind diese dann vorzugsweise etwa im Parallelab¬ stand zueinander angeordnet. Des Weiteren ist denkbar, dass bei mindestens zwei Zeilen diese versetzt zueinander angeordnet sind. Die Zeilen können sich hinsichtlich ei- ner Anzahl von Einkoppelflächen unterscheiden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Optik derart gehaltert, dass sie sich zumindest in eine Rich¬ tung der Zeilen ausdehnen kann. Somit kann die Optik derart gehaltert sein, dass sich diese entlang einer Deh- nungsachse ausdehnen kann, die sich etwa quer zur optischen Hauptachse der Optik und etwa parallel zur Zeilen¬ richtung erstreckt.
Vorzugsweise ist die Optik für einen Temperaturbereich von etwa -40°C bis etwa +125°C ausgelegt, wodurch sie in der Fahrzeugtechnik einsetzbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für eine jeweilige Einkoppelfläche eine jeweilige Auskoppelfläche vorgesehen. Die Auskoppelflächen sind beispielsweise vor- sprungartig oder noppenartig ausgebildet. Erfindungsgemäß ist ein optisches System für einen Fahr¬ zeugscheinwerfer mit einer Optik gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Das optische System kann des Weiteren eine Strahlungsquellen-Matrix aufweisen, wobei die Strahlungsquellen beispielsweise als Licht emittierende Dioden (LEDs) ausgebildet sind.
Die LED kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine o- der mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Sub- strat ("Submount") montiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein ("CoB" = Chip on Board) . 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 AlInGaN oder InGaN oder Alln- GaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Po- lymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die LED eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der LED können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die LEDs können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im ge- normten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispiels¬ weise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.
Die Optik ist vorzugsweise als Primäroptik einsetzbar. Der Primäroptik kann eine Sekundäroptik nachgeschaltet sein, die asymmetrisch oder mit einer „nicht trivialen Geometrie" ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße unterschiedliche Ausgestaltung zumindest zweier Auskop¬ pelflächen kann trotz der asymmetrischen Ausgestaltung der Sekundäroptik eine hohe Systemeffizienz erreicht wer- den.
Vorzugsweise ist für eine jeweilige Einkoppelfläche eine LED vorgesehen, wobei die LED-Matrix und die Optik aufeinander angepasst sind.
Ein Fahrzeug, bei dem die Optik einsetzbar ist, kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers in einem Lastkraftwagen oder Perso- nenkraftwagen oder Kraftrad.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Einkoppelseite einer erfindungsgemäßen Optik gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 in einer Vorderansicht die Einkoppelseite der Op¬ tik gemäß dem Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung eine Auskoppelseite der Optik gemäß dem Ausführungsbeispiel und
Fig. 4 in einer Draufsicht die Auskoppelseite der Optik gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Gemäß Figur 1 ist eine Optik 1 mit einer Einkoppelseite 2 dargestellt. Die Optik 1 ist etwa plattenförmig mit einem etwa länglichen und rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Optik 1 weist eine Vielzahl von Einkoppelflä¬ chen 4 bis 40 auf. Die Einkoppelflächen 4 bis 22 sind hierbei in einer ersten Zeile 42 und die Einkoppelflächen 24 bis 40 in einer zweiten Zeile 44 angeordnet, wobei sich die Zeilen 42 und 44 etwa im Parallelabstand zuei¬ nander erstrecken. Die in Figur 1 untere Zeile 44 weist eine Einkoppelfläche weniger im Vergleich zur oberen Zeile 42 auf. Die unteren Einkoppelflächen 24 bis 40 sind versetzt zu den oberen Einkoppelflächen 4 bis 22 angeord- net. Hierbei sind die Einkoppelflächen 24 bis 40 der Zei¬ le 44 jeweils etwa zwischen zwei benachbarten Einkoppel¬ flächen 4 bis 22 der Zeile 42 angeordnet.
Gemäß Figur 1 ist vorgesehen, dass die Optik 1 derart gehaltert ist, dass sie sich in Richtung der Zeilen 42, 44 bei Temperaturänderungen ausdehnen oder schrumpfen kann. Es ist denkbar, dass sich die Zeilen 42 und 44 etwa in Horizontalrichtung erstrecken.
Eine jeweilige Einkoppelfläche 4 bis 40 ist auf einem ke- gelstumpfförmigen Vorsprung 46 ausgebildet, wobei der Einfachheit halber nur ein Vorsprung 46 in Figur 1 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Gemäß Figur 1 ist weiterhin vorgesehen, dass die obere Zeile 42 überdacht ist.
In der Draufsicht gemäß Figur 2 ist eine geometrische Ausgestaltung der Einkoppelflächen 4 bis 40 erkennbar. Die seitlichen Einkoppelflächen 4, 6, 8, 18, 20 und 22 der Zeile 42 und die seitlichen Einkoppelflächen 24, 26, 28, 36, 38 und 40 der Zeile 44 weisen hierbei eine ellip¬ senförmige oder längliche Ausgestaltung auf. Diese er- strecken sich dabei in Richtung ihrer jeweiligen Zeile 42 oder 44 bzw. entlang einer Hauptausdehnungsrichtung 48.
Gemäß Figur 2 sind des Weiteren die den Einkoppelflächen 4 bis 40 zugeordneten LEDs 50 erkennbar, wobei für eine jeweilige Einkoppelfläche 4 bis 40 beabstandet zu diesen eine jeweilige LED 50 vorgesehen ist. Der Einfachheit halber ist in Figur 2 nur eine LED 50 mit einem Bezugszeichen versehen. Die LEDs 50 liegen gemäß Figur 2 in Richtung einer optischen Hauptachse gesehen, also gemäß Figur 2 etwa senkrecht zur Zeichenebene gesehen, inner- halb der jeweiligen Einkoppelfläche 4 bis 40. Ein Licht- fleck der LEDs 50 im Einsatz hat hierbei etwa eine den LEDs 50 entsprechende Größe.
Gemäß Figur 2 ist die Optik 2 bei einer Temperatur von 115°C dargestellt. Die Einkoppelflächen 4, 6, 8, 24, 26 und 28 haben sich hierbei im Vergleich zu einer niedrigeren Temperatur in Richtung der Hauptausdehnungsrichtung 48 bewegt. Aufgrund ihrer länglichen bzw. ellipsenförmigen Ausgestaltung liegen die LEDs 50 weiterhin in Richtung der optischen Hauptachse gesehen innerhalb dieser Einkoppelflächen 4, 6, 8, 24, 26, 28. Das Gleiche gilt für die Einkoppelflächen 18, 20, 22, 36, 38 und 40, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt haben. Im mittigen Bereich der Optik 2 sind die Dehnungen geringer bzw. in diesem Bereich wird die Optik 2 gehaltert. Aus diesem Grunde findet hinsichtlich der Einkoppelflächen 10, 12, 14, 16, 30, 32 und 34, die etwa mittig angeordnet sind, im Wesentlichen keine Bewegung statt, womit diese im Wesentlichen keine Längenerstreckung aufweisen und/oder etwa kreisförmig ausgestaltet sind.
Gemäß Figur 2 ist des Weiteren erkennbar, dass die Einkoppelflächen 4 bis 40 symmetrisch bzgl. einer Symmetrieachse 52, die sich etwa quer zur optischen Hauptachse und zur Hauptausdehnungsrichtung 48 erstreckt, angeordnet sind. Eine Länge der länglich ausgestalteten Einkoppelflächen 4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38 und 40 ist dabei umso größer, je weiter diese von der Symmetrie¬ achse 52 entfernt sind.
Gemäß Figur 3 ist eine Auskoppelseite 54 der Optik 1 dar¬ gestellt. Diese weist für eine jeweilige Einkoppelfläche 4 bis 40, siehe Figur 1, eine jeweilige Auskoppelfläche 56 bis 92 auf. Die gemäß Figur 3 untere Zeile 94 ist da¬ bei für die Zeile 42 aus Figur 2 vorgesehen und die obere Zeile 96 für die Zeile 44 aus Figur 2. Die einzelnen Aus¬ koppelflächen 56 bis 92 sind etwa noppenartig ausgebil¬ det .
Gemäß Figur 4 ist erkennbar, dass die Auskoppelflächen 56 bis 92 aneinander angrenzen. Des Weiteren ist erkennbar, dass diese eine unterschiedliche Form aufweisen. Insge¬ samt sind zehn verschiedene Linsentypen oder -formen vorgesehen :
Linsentyp 1: Auskoppelfläche 76,
Linsentyp 2: Auskoppelfläche 92,
Linsentyp 3: Auskoppelflächen 78 bis 90,
Linsentyp 4: Auskoppelfläche 56,
Linsentyp 5: Auskoppelfläche 58,
Linsentyp 6: Auskoppelfläche 60,
Linsentyp 7: Auskoppelfläche 70,
Linsentyp 8: Auskoppelfläche 72,
Linsentyp 9: Auskoppelfläche 74 und
Linsentyp 10: Auskoppelflächen 62, 64, 66 und 68.
Hierbei ist vorgesehen, dass zumindest eine Asymmetrie enthalten ist, wie beispielsweise dass Linsentyp 10 (Aus¬ koppelflächen 62 bis 68) anders ausgestaltet ist als Lin¬ sentyp 9 (Auskoppelfläche 74) . Die Optik 1 gemäß Figur 4 ist hierdurch für eine nachgeschaltete asymmetrische Se- kundäroptik 98 geeignet, die schematisch durch eine Strichlinie dargestellt ist.
Offenbart ist eine Optik, insbesondere für einen Matrix- Scheinwerfer, die eine Vielzahl von Einkoppelflächen und eine Auskoppelfläche aufweist. Eine Größe eines Teils der Einkoppelflächen ist dabei derart gewählt bzw. ein Teil der Einkoppelflächen sind derart ausgestaltet, dass eine in diese Einkoppelflächen eintretende Strahlung bei einer Wärmeausdehnung und einer Wärmeschrumpfung der Optik bei üblichen Betriebstemperaturen im Wesentlichen gleich bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Auskoppelflächen vorgesehen sind, wobei diese asymmetrisch ausgestaltet und/oder angeordnet sind .
BEZUGSZEICHENLISTE
Optik 1
Einkoppelseite 2
Einkoppelflächen 4 bis 4 0 erste Zeile 42
zweite Zeile 44
Vorsprung 4 6
Hauptausdehnungsrichtung 4 8
Licht emittierende Diode (LED) 50
Symmetrieachse 52
Auskoppelseite 54
Auskoppelfläche 5 6 bis 92
Zeile 94
Zeile 96
Sekundäroptik 98

Claims

ANSPRÜCHE
Optik für eine Mehrzahl von Strahlungsquellen (50), insbesondere für einen Matrix-Scheinwerfer, die eine Mehrzahl von Einkoppelflächen (4-40) für die Strahlung jeweils zumindest einer Strahlungsquelle (50) und die mindestens eine Auskoppelfläche (56-92) hat, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einkop¬ pelfläche (4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38, 40) eine derartige Größe und/oder Ausgestaltung auf¬ weist, dass im Einsatz der Optik (1) bei einer Wärmeausdehnung und Wärmeschrumpfung der Optik (1) eine einkoppelbare Strahlungsmenge der zugeordneten Strah¬ lungsquelle (50) im Wesentlichen gleich bleibt, und/oder dass einer jeweiligen Einkoppelfläche (4-40) eine jeweilige Auskoppelfläche (56-92) zugeordnet ist, wobei zumindest zwei Auskoppelflächen (56-92) unterschiedlich ausgestaltet sind.
Optik nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Einkoppelflächen (4-40) jeweils auf einem Vorsprung (46) ausgebildet ist.
Optik nach Anspruch 1 oder 2, wobei diese zumindest teilweise oder im Wesentlichen aus Silikon besteht.
Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einkoppelflächen (4-40) in einer einzeiligen oder mehrzelligen Matrix angeordnet sind.
5. Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Einkoppelfläche (4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38, 40) zum Ausgleich der Wärmeaus¬ dehnung und Wärmeschrumpfung länglich und/oder ellipsenförmig ausgebildet ist.
6. Optik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die mindestens eine Einkoppelfläche ( 4, 6, 8,
18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38, 40) zum Ausgleich der Wärmeausdehnung und Wärmeschrumpfung etwa in diejenige Richtung erstreckt, in der die Hauptausdehnung vorliegt . 7. Optik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl oder Vielzahl von Einkoppelflächen (4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38, 40) an die Wär¬ meausdehnung und Wärmeschrumpfung angepasst sind, wobei eine Größe dieser Einkoppelflächen (4, 6, 8, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 36, 38, 40) und/oder deren längliche Erstreckung umso größer ist, je weiter diese von einem Zentrum und/oder einem mittigen Bereich der Optik (1) und/oder von einer Zeilenmitte und/oder von einer Haltevorrichtung für die Optik entfernt sind.
Optik nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei Zeile (42, 44) oder eine jeweilige Zeile (42, 44) wa symmetrisch ausgebildet ist.
9. Optik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese hinsichtlich ihrer Auskoppelseite (54) asymmet- risch ist .
10. Optisches System für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Optik (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Strahlungsquellen-Matrix (50).
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