WO2018095746A1 - Beleuchtungsvorrichtung für fahrzeuge - Google Patents

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WO2018095746A1
WO2018095746A1 PCT/EP2017/078975 EP2017078975W WO2018095746A1 WO 2018095746 A1 WO2018095746 A1 WO 2018095746A1 EP 2017078975 W EP2017078975 W EP 2017078975W WO 2018095746 A1 WO2018095746 A1 WO 2018095746A1
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light
fiber
fibers
color
lighting device
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PCT/EP2017/078975
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English (en)
French (fr)
Inventor
Julien Hansen
Benjamin Willeke
Original Assignee
HELLA GmbH & Co. KGaA
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16Laser light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24Light guides
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006Coupling light into the fibre
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for vehicles, in particular headlights, with a light source unit and with an optical unit for generating a predetermined light distribution.
  • a lighting device for vehicles which has a light source unit and an optical unit for generating a predetermined light distribution.
  • the light source unit comprises a plurality of laser diodes which emit light of different light color, namely red light color, green light color and blue light color.
  • the optical unit has a plurality of lenses and a micromirror field in order to be able to generate the light distribution, for example a glare-free high beam.
  • the known lighting device allows a light-intensive and homogeneous light distribution.
  • a disadvantage of the lighting device is that it is relatively bulky.
  • Object of the present invention is therefore to develop a lighting device for vehicles with a plurality of laser diodes having light source unit such that the lighting device can be used to save space with little effort to produce different light distributions.
  • the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the light source unit comprises a plurality of first laser light emitting diodes, second laser diodes green light color output and third laser light emitting blue light color output that the light source unit comprises a number of fiber couplers, wherein the fiber coupler is connected on the input side to a plurality of laser diodes via in each case an optical fiber and on the output side only via a single optical fiber to a light of the light source unit emitting light emitting field.
  • a plurality of optical fibers and a fiber coupler are arranged between different light color emitting laser diodes and a light emitting field of a light source unit.
  • the laser diodes and the fiber coupler extend optical fibers, which transmit light of different light color to an input of the fiber coupler due to the connection with different light color emitting laser diodes.
  • a transition to a single optical fiber takes place, which on the output side guides or directs the light to the light emission field.
  • light from different light color emitting laser diodes can thus be performed to a remote light emitting field.
  • the laser diodes which are each designed as optical waveguides, the laser diodes can be arranged in any position in the vehicle. They do not have to be installed directly in the headlight housing.
  • the laser diodes can be arranged where optimal cooling of the same is ensured. Since the light emitting panel emitting the light of the light source unit can be disposed at an arbitrary angle and away from the laser diodes, the design possibilities in the headlight increase.
  • the light emission field has a plurality of fiber ends of the light fibers arranged in a light emission surface or plane.
  • a desired luminance or a desired luminous flux can be set to save space by selecting the number of optical fibers or the laser diodes.
  • the fiber coupler a combination of color light fibers, each leading to a light of different light color, on the one hand and a white light fiber, the light of white light color, on the other hand.
  • additive color mixing takes place so that white light can be dissipated on the output side via the white-light fiber.
  • a fiber end of the white light fiber has a cross section which corresponds at least to the cross section of the input side of the same fiber coupler arranged color light fibers.
  • the fiber coupler has nine color light fibers on the input side and a single white light fiber on the output side.
  • the light-emitting field has a number of white-light fibers of a plurality of fiber couplers.
  • the luminous flux can thus be further increased.
  • a number of white-light fibers is followed by an optical unit which images the number of white-light fibers onto a light-shaping optical element.
  • a number of white light fibers are followed by an optical mixer (mixing rod, hexagonal rod) which is rectangular, hexagonal or polygonal.
  • an optical mixer mixing rod, hexagonal rod
  • the aspect ratio of the light output field is adapted to the light-shaping optical element.
  • an optical unit is arranged between the light emitting field and the light-shaping optical element, which optically adapts the round white-fiber end to the light-shaping surface of the light-shaping optical element.
  • the optical unit is a microlens array, a custom lens or a reflector.
  • the light-emitting field has an area of 0.2 mm 2 to 16 mm 2, depending on the number of fiber couplers used.
  • this light can be emitted from a relatively small area.
  • the optical unit has a micromirror field or a liquid crystal panel or a microlens field or a reflector or at least one refractive lens and / or at least one diffractive lens.
  • These preferably have individually controllable microelements, so that different light distributions, in particular apron and / or illumination and / or high beam distributions can be generated.
  • apron and / or illumination and / or high beam distributions can be generated.
  • city, motorway, low beam and high beam can be generated by means of a single headlight.
  • the lighting device can be controlled as a function of sensor data provided by a traffic space detection unit, so that a high beam distribution containing a glare range can be generated, wherein the other traffic object is located in the glare control area. It can be a dynamic tracking of Entblendungs Kunststoffes to the traffic object, so that in this way an optimal light distribution or an adaptive light distribution can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a lighting device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a front view of a light emitting panel of a light source unit of FIG.
  • Lighting device and Fig. 3 is a schematic representation of a second embodiment of the lighting device.
  • a lighting device is preferably used as a headlight in a bow region of a vehicle in order to produce a predetermined light distribution, in particular an apron and / or illumination and / or high beam distribution.
  • the illumination device has a light source unit 1 comprising a plurality of laser diodes 2, 3, 4, wherein a first laser diode 2 emits light of red light color, a second laser diode 3 emits light of green light color and a third laser diode 4 emits light of blue light color.
  • the first laser diode 2 emits light of wavelength 635 nm in a power range of 0.5 W to 2 W.
  • the second laser diode 3 emits light of a wavelength of 520 nm in a power range of 1 W to 2 W.
  • the third laser diode 4 radiates light of a wavelength of 445 nm in a power range between 1 W and 4 W.
  • the light source unit 1 furthermore has at least one fiber coupler 5, namely an Nx1 fiber coupler 5, which is connected on the input side via a plurality of, namely N, optical fibers 6 with a plurality of laser diodes 2, 3, 4 on the one hand and via a single optical fiber 7 with a light output field 8 of the light source unit 1 is.
  • at least one fiber coupler 5, namely an Nx1 fiber coupler 5 which is connected on the input side via a plurality of, namely N, optical fibers 6 with a plurality of laser diodes 2, 3, 4 on the one hand and via a single optical fiber 7 with a light output field 8 of the light source unit 1 is.
  • the optical fibers 6 are formed as color light fibers, which each transmit or lead light of a single light color.
  • the fiber coupler 5 with the first laser diode 2 via a red light leading color light fiber 6 ', with the second laser diode 3 via a green light color light fiber 6 "and connected to the third laser diode 4 via a blue light color light fiber 6"' connected.
  • the colored light fibers 6 ', 6 ", 6"' are brought together in the fiber coupler 5, wherein preferably fiber ends of the color light fibers 6 ', 6 ", 6”' are arranged flush next to each other.
  • the fiber ends of the colored light fibers 6 ', 6 ", 6”' are preferably arranged so as to give a square or round or rectangular common end face.
  • eighteen fiber couplers 5 are provided in which nine colored light fibers 6 ', 6 ", 6", preferably six colored light fibers 6' of red light color, two colored light fibers 6 "green light color and one colored light fiber 6" 'of blue light color enter on the input side. On the output side, white light color is transferred to the light output field 8 via the white light fiber 7 '(output fiber).
  • the fiber ends 9 of the output optical fiber 7 are shown, as they are merged in the light emitting field 8.
  • the optical fibers 6, 6 ', 6 ", 6"' and the optical fibers 7, 7 'each have a constant diameter and are circular in cross-section.
  • the fiber ends 9 are brought together so that they have a relatively large packing density, ie a compact light exit surface with a circular or square or rectangular contour is formed.
  • the eighteen fiber ends 9 give a rectangular contour 10 with edge sides of 2.6 mm ⁇ 3.3 mm.
  • the light emitting panel 8 thus has a light emitting area of less than 16 mm 2 .
  • the light emitting panel 8 may have an area in the range of 0.1 mm 2 to 16 mm 2 , preferably 0.2 mm 2 to 16 mm 2 . With today's laser diodes 2, 3, 4 can thereby be achieved a luminous flux of at least 20,000 Im. For each fiber coupler 5, a luminous flux of approximately 1 .000 to 1 .200 Im is generated.
  • main emission H in front of the light emitting field 8 is designed as a micromirror field 1 1 formed light-shaping optical unit with a plurality of micromirrors 12, by means of which a predetermined light distribution 13 can be generated.
  • the micromirrors 12 can each be controlled individually, so that, for example, a city, highway, abduction and / or high beam distribution can be generated.
  • micromirror field 1 1 can be controlled as a function of sensor data provided by a traffic space detection unit, a high-beam distribution including a glare range can be generated, wherein another traffic object is located in the anti-dazzle area.
  • the Entblendungs Scheme the location of the traffic object can be tracked so that an optimal illumination of the vehicle apron is always guaranteed without glare of the other traffic object.
  • an optical unit preferably a lens or an optical system, is arranged between the micromirror field 1 1 and the light-emitting field 8 for parallelizing the light, so that light L parallelized to the micromirror field 1 strikes.
  • the optical unit has a liquid crystal panel with a plurality of pixels or a reflector with a plurality of microreflector surfaces or a microlens field with a plurality of microlenses, in particular a microlens array, and / or at least a refractive lens and / or at least one diffractive lens.
  • the pixels or microreflector surfaces or microlenses can-like the micromirrors 12-be driven individually in order to generate corresponding different light distributions.
  • a light source unit 1 ' is provided in which, unlike the embodiment according to FIG.
  • the fiber couplers 5 are connected on the input side exclusively to a plurality of first laser diodes 2 or second laser diodes 3 or third laser diodes 4.
  • the fiber coupler 5 are the input side thus either red light-carrying optical fibers 6 or green light-carrying optical fiber 6 "or blue light-carrying optical fiber 6" supplied '.
  • the supply of the fiber coupler 5 thus takes place only in a single spectral range.
  • On the output side of the fiber coupler 5 is thus guided via the output optical fiber 7 each light of the same light color to the light emitting field 8, as received on the input side of the corresponding laser diodes 2, 3, 4.
  • the number of laser diodes 2, 3, 4 can be reduced by this variant of the invention to produce the same luminous flux at the light emitting panel 8.
  • an optical mixer preferably a hexagonal rod 14, arranged, which detects the end of the sum of the cross sections of the output fiber ends 7 and by additive color mixing white light at its the optical unit 1 1 facing end 16 radiates.
  • the optical fibers 6, 7 may have an arbitrary length, so that the laser diodes 2, 3, 4 can be arranged remotely from the light emitting field 8.
  • the laser diodes 2, 3, 4 in a location, optionally outside the headlight housing, arranged on the optimal cooling of the same is guaranteed.
  • the laser diodes 2, 3, 4 can be arranged to save space in a matrix at any location in the vehicle. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit (1, 1') und mit einer Optikeinheit (11) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung (13), wobei die Lichtquelleneinheit (1, 1') eine Mehrzahl von ersten Laserdioden (2) roter Lichtfarbabgabe, zweiten Laserdioden (3) grüner Lichtfarbabgabe und dritten (4) Laserdioden blauer Lichtfarbabgabe aufweist, dass die Lichtquelleneinheit (1, 1') eine Anzahl von Faserkopplern (5) aufweist, wobei der Faserkoppler (5) eingangsseitig mit mehreren Laserdioden (2, 3, 4) über jeweils eine Lichtfaser (6, 6', 6'', 6''') und ausgangsseitig lediglich über eine einzige Lichtfaser (7, 7') mit einem Licht der Lichtquelleneinheit (1, 1') abstrahlenden Lichtabgabefeld (8) verbunden ist.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Aus der DE 10 2014 1 10 599 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit sowie eine Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aufweist. Die Lichtquelleneinheit umfasst eine Mehrzahl von Laserdioden, die Licht unterschiedlicher Lichtfarbe, nämlich roter Lichtfarbe, grüner Lichtfarbe und blauer Lichtfarbe abstrahlen. Die Optikeinheit weist eine Mehrzahl von Linsen sowie ein Mikrospiegelfeld auf, um die Lichtverteilung, beispielsweise ein blendfreies Fernlicht erzeugen zu können. Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht eine lichtintensive und homogene Lichtverteilung. Nachteilig an der Beleuchtungsvorrichtung ist, dass sie relativ voluminös ausgebildet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer mehrere Laserdioden aufweisenden Lichtquelleneinheit derart weiterzubilden, dass die Beleuchtungsvorrichtung mit geringem Aufwand platzsparend zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen eingesetzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von ersten Laserdioden roter Lichtfarbabgabe, zweiten Laserdioden grüner Lichtfarbabgabe und dritten Laserdioden blauer Lichtfarbabgabe aufweist, dass die Lichtquelleneinheit eine Anzahl von Faserkopplern aufweist, wobei der Faserkoppler ein- gangsseitig mit mehreren Laserdioden über jeweils eine Lichtfaser und ausgangsseitig lediglich über eine einzige Lichtfaser mit einem Licht der Lichtquelleneinheit abstrahlenden Lichtabgabefeld verbunden ist. Nach der Erfindung sind zwischen unterschiedliche Lichtfarbe abstrahlender Laserdioden und einem Lichtabgabefeld einer Lichtquelleneinheit eine Mehrzahl von Lichtfasern sowie ein Faserkoppler angeordnet. Zwischen den Laserdioden und dem Faser- koppler erstrecken sich Lichtfasern, die aufgrund der Verbindung mit unterschiedlicher Lichtfarbe abgebenden Laserdioden Licht unterschiedlicher Lichtfarbe zu einem Eingang des Faserkopplers übertragen. Innerhalb des Faserkopplers erfolgt ein Übergang zu einer einzigen Lichtfaser, die ausgangsseitig das Licht zu dem Lichtabgabefeld führt bzw. leitet. Vorteilhaft kann somit Licht von unterschiedliche Lichtfarbe abgebende Laserdioden zu einem ortsfern angeordneten Lichtabgabefeld geführt werden. Durch die Lichtfasern, die jeweils als Lichtwellenleiter ausgebildet sind, können die Laserdioden in einer beliebigen Position im Fahrzeug angeordnet sein. Sie müssen nicht direkt im Scheinwerfergehäuse verbaut sein. Vorteilhaft können die Laserdioden dort angeordnet sein, wo eine optimale Kühlung derselben gewährleistet ist. Da das das Licht der Lichtquelleneinheit abgebende Lichtabgabefeld in einem beliebigen Winkel und ortsfern zu den Laserdioden angeordnet sein kann, erhöhen sich die Designmöglichkeiten im Scheinwerfer.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Mehrzahl von in einer Lichtabgabefläche oder -ebene angeordnete Faserenden der Lichtfasern auf. Vorteilhaft kann platzsparend durch Wahl der Anzahl von Lichtfasern bzw. der Laserdioden eine gewünschte Leuchtdichte bzw. ein gewünschter Lichtstrom eingestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt in dem Faserkoppler eine Zusammenführung von Farblichtfasern, die jeweils ein Licht unterschiedlicher Lichtfarbe führen, einerseits und einer Weißlichtfaser, die Licht weißer Lichtfarbe führt, andererseits. In dem Faserkoppler erfolgt eine additive Farbmischung, so dass ausgangsseitig über die Weißlichtfaser Weißlicht abgeführt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein Faserende der Weißlichtfaser einen Querschnitt auf, der mindestens dem Querschnitt der eingangsseitig desselben Faserkopplers angeordneten Farblichtfasern entspricht. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Faserkoppler eingangsseitig neun Farblichtfasern und ausgangsseitig eine einzige Weißlichtfaser auf. Durch die Bestro- mung der einzelnen Laserdioden kann ein gewünschter Lichtstrom sowie eine gewünschte Lichtfarbe eingestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Anzahl von Weißlichtfasern mehrerer Faserkoppler auf. Vorteilhaft kann so der Lichtstrom weiter gesteigert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist einer Anzahl von Weißlichtfasern eine Optikeinheit nachgeschaltet, die die Anzahl von Weißlichtfasern auf ein lichtformendes Optikelement abbilden. Es findet dabei eine optische Abbildung statt. Durch Schalten der einzelnen Weißlichtfasern ist eine Anpassung der Lichtverteilung vor dem lichtformenden Optikelement in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfassungsein- heit bereitgestellten Sensordaten an die notwendigen Entblendungsbereiche realisierbar. Vorteilig wird somit weniger Licht durch die subtraktiv wirkenden lichtformenden Optikelemente vernichtet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist einer Anzahl von Weißlichtfasern ein optischer Mischer (Mischstab, Hexagonalstab) nachgelagert, der rechteckig, hexagonal oder vieleckig ausgeführt ist. Vorteilig ist das Aspektverhältnis des Lichtabgabefeldes an das lichtformende Optikelement angepasst.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Lichtabgabefeld und dem lichtformenden Optikelement eine Optikeinheit angeordnet, welche das runde Weißlichtfaserende optisch an die lichtformende Fläche des lichtformenden Optikelementes anpasst. Vorzugsweise ist die Optikeinheit ein Mikrolinsenarray, eine maßgeschneiderte Linse oder ein Reflektor. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtabgabefeld eine Fläche von 0,2 mm2 bis 16 mm2 abhängig von der Anzahl der eingesetzten Faserkoppler auf. Vorteilhaft kann hierdurch Licht von einer relativ kleinen Fläche abgestrahlt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Optikeinheit ein Mikrospiegelfeld oder ein Flüssigkristall-Panel oder ein Mikrolinsenfeld oder einen Reflektor oder mindestens eine refraktive Linse und/oder mindestens eine diffraktive Linse auf. Diese weisen vorzugsweise einzeln ansteuerbare Mikroelemente auf, so dass unterschiedliche Lichtverteilungen, insbesondere Vorfeld- und/oder Abbiend- und/oder Fernlichtverteilungen erzeugt werden können. Vorteilhaft kann somit mittels eines einzigen Scheinwerfers beispielsweise Stadt-, Autobahn-, Abblendlicht und Fernlicht erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfassungseinheit bereitgestellten Sensordaten ansteuerbar ist, so dass eine Fernlichtverteilung enthaltend einen Entblendungsbereich erzeugt werden kann, wobei sich in dem Entblendungsbereich das andere Verkehrsobjekt befindet. Es kann eine dynamische Nachführung des Entblendungsbereiches zu dem Verkehrsobjekt erfolgen, so dass auf diese Weise eine optimale Lichtverteilung bzw. eine adaptive Lichtverteilung bereitgestellt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Lichtabgabefeldes einer Lichtquelleneinheit der
Beleuchtungsvorrichtung und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung wird vorzugsweise als Scheinwerfer in einem Bugbereich eines Fahrzeugs eingesetzt, um eine vorgegebene Lichtverteilung, insbesondere eine Vorfeld- und/oder Abbiend- und/oder Fernlichtverteilung zu erzeugen.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelleneinheit 1 enthaltend eine Mehrzahl von Laserdioden 2, 3, 4 auf, wobei eine erste Laserdiode 2 Licht roter Lichtfarbe, eine zweite Laserdiode 3 Licht grüner Lichtfarbe und eine dritte Laserdiode 4 Licht blauer Lichtfarbe abstrahlt. Die erste Laserdiode 2 strahlt Licht der Wellenlänge 635 nm in einem Leistungsbereich von 0,5 W bis 2 W ab. Die zweite Laserdiode 3 strahlt Licht einer Wellenlänge von 520 nm in einem Leistungsbereich von 1 W bis 2 W ab. Die dritte Laserdiode 4 strahlt Licht einer Wellenlänge von 445 nm in einem Leistungsbereich zwischen 1 W und 4 W ab.
Die Lichtquelleneinheit 1 weist ferner mindestens einen Faserkoppler 5, nämlich einen Nx1 Faserkoppler 5 auf, der eingangsseitig über mehrere, nämlich N, Lichtfasern 6 mit mehreren Laserdioden 2, 3, 4 einerseits und über eine einzige Lichtfaser 7 mit einem Lichtabgabefeld 8 der Lichtquelleneinheit 1 verbunden ist.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 1 sind die Lichtfasern 6 als Farblichtfasern ausgebildet, die jeweils Licht einer einzigen Lichtfarbe übertragen bzw. führen. So ist der Faserkoppler 5 mit der ersten Laserdiode 2 über eine rotes Licht führende Farblichtfaser 6', mit der zweiten Laserdiode 3 über eine grünes Licht führende Farblichtfaser 6" und mit der dritten Laserdiode 4 über eine blaues Licht führende Farblichtfaser 6"' verbunden.
Dem Faserkoppler 5 sind eingangsseitig also N Farblichtfasern (6', 6", 6"'), bestehend aus x roten Farblichtfasern (6'), y grünen Farblichtfasern (6") und z blauen Farblichtfasern (6"'), wobei x, y ,ζ ε N und x + y + z = N gilt, zugeführt sind. Die Farblichtfasern 6', 6", 6"' werden in dem Faserkoppler 5 zusammengeführt, wobei vorzugsweise Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' bündig nebeneinander angeordnet sind. Die Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' sind vorzugsweise so angeordnet, dass sich eine quadratische oder runde oder rechteckige gemeinsame Stirnfläche ergibt. Es wird davon ausgegangen, dass ein Querschnitt der Faserenden der Farblichtfasern 6', 6", 6"' kreisförmig verläuft. Im Anschluss an die Farblichtfasern 6', 6", 6"' schließt sich ein Faserende 9 der ausgangsseitigen Lichtfaser 7 an, das vorzugsweise stumpf an den Stirnflächen der Farblichtfaserenden 6', 6", 6"' und unter Überdeckung derselben anliegt. Die Lichtfaser 7 dient hierbei somit als eine Weißlichtfaser 7', die Licht weißer Lichtfarbe an das Lichtabgabefeld 8 überführt.
In einer vorliegenden Ausführungsform sind achtzehn Faserkoppler 5 vorgesehen, in denen eingangsseitig neun Farblichtfasern 6', 6", 6"', vorzugsweise sechs Farblichtfasern 6' roter Lichtfarbe, zwei Farblichtfasern 6" grüner Lichtfarbe und eine Farblichtfaser 6"' blauer Lichtfarbe eintreten. Ausgangsseitig wird über die Weißlichtfaser 7' (Ausgangsfaser) Licht weißer Lichtfarbe an das Lichtabgabefeld 8 überführt.
In Figur 2 sind die Faserenden 9 der Ausgangslichtfaser 7 dargestellt, so wie sie in dem Lichtabgabefeld 8 zusammengeführt sind. Die Lichtfasern 6, 6', 6", 6"' und die Lichtfasern 7, 7' weisen jeweils einen konstanten Durchmesser auf und sind im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Die Faserenden 9 sind so zusammengeführt, dass sie eine relativ große Packungsdichte aufweisen, d. h. eine kompakte Lichtaustrittsfläche mit kreisförmiger oder quadratischer oder rechteckförmiger Kontur entsteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ergeben die achtzehn Faserenden 9 eine rechteckförmi- ge Kontur 10 mit Randseiten von 2,6 mm x 3,3 mm. Das Lichtabgabefeld 8 weist somit eine lichtabstrahlende Fläche von weniger als 16 mm2 auf. Das Lichtabgabefeld 8 kann eine Fläche im Bereich von 0,1 mm2 bis 16 mm2 , vorzugsweise 0,2 mm2 bis 16 mm2, aufweisen. Mit heutigen Laserdioden 2, 3, 4 kann hierdurch ein Lichtstrom von mindestens 20.000 Im erzielt werden. Je Faserkoppler 5 wird ein Lichtstrom von ca. 1 .000 bis 1 .200 Im erzeugt. In Hauptabstrahlung H vor dem Lichtabgabefeld 8 ist eine als Mikrospiegelfeld 1 1 ausgebildete lichtformende Optikeinheit mit einer Mehrzahl von Mikrospiegeln 12 angeordnet, mittels dessen eine vorgegebene Lichtverteilung 13 erzeugt werden kann. Da ein Öffnungswinkel φ des Lichtabgabefeldes 8 aufgrund der Faserenden 9 relativ klein gehalten werden kann, kann über 90 % des abgestrahlten Lichtstromes durch die Optikeinheit 1 1 erfasst werden. Vorteilhaft können hierdurch die Lichtverluste bei der Lichtabstrahlung aus dem Scheinwerfer gering gehalten werden. Die Mikrospiegel 12 sind jeweils einzeln ansteuerbar, so dass beispielsweise eine Stadt-, Autobahn-, Abbiend- und/oder Fernlichtverteilung erzeugbar ist.
Wenn das Mikrospiegelfeld 1 1 in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfas- sungseinheit bereitgestellten Sensordaten ansteuerbar ist, kann eine Fernlichtverteilung enthaltend einen Entblendungsbereich erzeugt werden, wobei sich in dem Ent- blendungsbereich ein anderes Verkehrsobjekt befindet. Insbesondere kann der Entblendungsbereich der Lage des Verkehrsobjektes nachgeführt werden, so dass stets eine optimale Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes ohne Blendung des anderen Verkehrsobjekts gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist zwischen dem Mikrospiegelfeld 1 1 und dem Lichtabgabefeld 8 eine Optikeinheit, vorzugsweise eine Linse oder ein optisches System, angeordnet zur Pa- rallelisierung des Lichtes, so dass auf das Mikrospiegelfeld 1 1 parallelisiertes Licht L trifft.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Optikeinheit statt des Mikrospiegelfeldes ein Flüssigkristall-Panel mit einer Mehrzahl von Pixeln oder einen Reflektor mit einer Mehrzahl von Mikroreflektorflächen oder ein Mikrolinsenfeld mit einer Mehrzahl von Mikrolinsen, insbesondere ein Mikrolinsen- Array, und/oder mindestens eine refraktive Linse und/oder mindestens eine diffrakti- ve Linse auf. Die Pixel bzw. Mikroreflektorflächen bzw. Mikrolinsen können - wie die Mikrospiegel 12 - einzeln angesteuert werden, um entsprechende unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen. Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist eine Lichtquelleneinheit 1 ' vorgesehen, bei der im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 die Faserkoppler 5 eingangsseitig ausschließlich mit einer Mehrzahl von ersten Laserdioden 2 oder zweiten Laserdioden 3 oder dritten Laserdioden 4 verbunden sind Dem Faserkoppler 5 sind eingangsseitig somit entweder rotes Licht führende Lichtfasern 6 oder grünes Licht führende Lichtfaser 6" oder blaues Licht führende Lichtfaser 6"' zugeführt. Die Speisung der Faserkoppler 5 erfolgt somit nur in einem einzigen Spektralbereich. Ausgangsseitig der Faserkoppler 5 wird somit über die Ausgangslichtfaser 7 jeweils Licht gleicher Lichtfarbe zu dem Lichtabgabefeld 8 geführt, wie eingangsseitig von den entsprechenden Laserdioden 2, 3, 4 erhalten. Vorteilhaft kann durch diese Variante der Erfindung die Anzahl der Laserdioden 2, 3, 4 reduziert werden, um den gleichen Lichtstrom an dem Lichtabgabefeld 8 zu erzeugen. In Hauptabstrahlrichtung H vor dem Lichtabgabefeld 8 ist ein optischer Mischer, vorzugsweise ein Hexagonalstab 14, angeordnet, der stirnseitig die Summe der Querschnitte der Ausgangsfaserenden 7 erfasst und durch additive Farbmischung weißes Licht an seinem der Optikeinheit 1 1 zugewandten Ende 16 abstrahlt.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Lichtfasern 6, 7 können eine beliebige Länge aufweisen, so dass die Laserdioden 2, 3, 4 ortsfern von dem Lichtabgabefeld 8 angeordnet sein können. Insbesondere sind die Laserdioden 2, 3, 4 in einem Ort, gegebenenfalls außerhalb des Scheinwerfergehäuses, angeordnet, an dem eine optimale Kühlung derselben gewährleistet ist. Die Laserdioden 2, 3, 4 können in einer Matrix an einem beliebigen Ort im Fahrzeug platzsparend verbaut angeordnet sein. Bezugszeichenliste
1 ,1 ' Lichtquelleneinheit
2 1 . Laserdioden
3 2. Laserdioden
4 3. Laserdioden
5 Faserkoppler
6,6',6",6"' Lichtfaser
7,7' Lichtfaser
8 Lichtabgabefeld
9 Faserende
10 Kontur
1 1 Mikrospiegelfeld
12 Mikrospiegel
13 Lichtverteilung
14 optischer Mischer
15 Ende
16 Ende
H Hauptabstrahlrichtung
L Licht

Claims

Patentansprüche
1 . Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit (1 , 1 ') und mit einer Optikeinheit (1 1 ) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit (1 , 1 ') eine Mehrzahl von ersten Laserdioden (2) roter Lichtfarbabgabe, zweiten Laserdioden (3) grüner Lichtfarbabgabe und dritten Laserdioden (4) blauer Lichtfarbabgabe aufweist, dass die Lichtquelleneinheit (1 , 1 ') eine Anzahl von Faserkoppler (Nx1 Faserkopplern (5)) aufweist, wobei der Faserkoppler (5) eingangsseitig mit mehreren Laserdioden (2, 3, 4) über jeweils eine Lichtfaser (6, 6', 6", 6"') und ausgangsseitig lediglich über eine einzige Lichtfaser (7, 7') mit einem Licht der Lichtquelleneinheit (1 , 1 ') abstrahlenden Lichtabgabefeld (8) verbunden ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabgabefeld (8) ein einfaches oder eine Mehrzahl von in einer Lichtabgabefläche oder in einer Lichtabgabeebene angeordneten Faserenden (9) der von mehreren Faserkoppler (5) zugeführten Lichtfasern (7, 7') aufweist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserende (9) der ausgangsseitig des Faserkopplers (5) abgeführten Lichtfaser (7, 7') einen Querschnitt aufweist, der mindestens dem einer Eingangsfaser der eingangsseitig dem Faserkoppler (5) zugeführten Lichtfasern (6, 6', 6", 6"') entspricht.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Faserkoppler (5) eingangsseitig eine Anzahl von rotes Licht führenden Lichtfasern (6') und grünes Licht führenden Lichtfasern (6") und blaues Licht führenden Lichtfasern (6"') zugeführt ist, dass in dem Faserkoppler (5) die Farblichtfasern (6', 6", 6"') zusammengeführt werden und im Anschluss an dieselben ein einziges Faserende (9) der ausgangssei- tigen als Weißlichtfaser ausgebildeten Lichtfaser (7) angeordnet ist, so dass über die Weißlichtfaser (7) ausgangsseitig Weißlicht zu dem Lichtabgabefeld (8) abgeführt wird.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Faserkoppler (5) eingangsseitig N Farblichtfasern (6', 6", 6"'), bestehend aus x roten Farblichtfasern (6'), y grünen Farblichtfasern (6") und z blauen Farblichtfasern (6"'), wobei x, y ,ζ ε N und x + y + z = N gilt, zugeführt sind.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkoppler (5) eingangsseitig ausschließlich über die Lichtfasern (6, 6', 6", 6"') mit mehreren Laserdioden (2, 3, 4) verbunden ist, die als erste Laserdioden (2) nur rote Lichtfarbe oder als zweite Laserdioden (3) nur grüne Lichtfarbe oder als dritte Laserdioden (4) nur blaue Lichtfarbe abstrahlen, und dass in Hauptabstrahlrichtung (H) vor dem Lichtabgabefeld (8) ein optischer Mischer (14), insbesondere ein Hexagonalstab, angeordnet ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtabgabefeld (8) eine Fläche im Bereich von 0,1 mm2 bis 16 mm2 aufweist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit, eine oder mehrere refraktive Linsen und/oder diffraktive Linsen und/oder Mikrolinsen-Arrays aufweist, wobei das Licht so geformt wird, dass es auf ein ansteuerbares Mikrospiegelfeld (1 1 ) und/oder auf ein Flüssigkristall-Panel und/oder auf einen Reflektor enthaltend eine Mehrzahl von Mikroreflektorflächen abgebildet wird..
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit das Licht so formt, dass es auf einem ansteuerbaren Mikro- spiegelfeld, insbesondere einem DMD-Chip oder einem Flüssigkristall-Panel oder einer Mikroreflektorfläche abgebildet wird, und/oder weitere lichtformende Optiken aufweist, die einzeln ansteuerbar sind zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen, insbesondere einer Vorfeld- und/oder Abbiend- und/oder Fernlichtverteilung.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Mikrospiegeln (12) des Mikrospiegelfeldes (1 1 ) und/oder die Pixel des Flüssigkristall-Panels und/oder die Mikroreflektorflä- chen des Reflektors in Abhängigkeit von durch eine Verkehrsraumerfas- sungseinheit bereitgestellten Sensordaten so einzeln ansteuerbar sind, dass eine Fernlichtverteilung enthaltend einen Entblendungsbereich erzeugbar ist, wobei sich in dem Entblendungsbereich ein anderes Verkehrsobjekt befindet, und dass sich der Entblendungsbereich der Lage des Verkehrsobjektes im Verkehrsraum nachgeführt wird.
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