BELEUCHTUNGSEINRICHTUNG FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine Leuchteinheit mit zumindest einer Lichtquelle, mit zumindest einer Vorsatzoptik sowie einer in Lichtaustrittsrichtung der Vorsatzoptik nachgeordneten Projektionsoptik umfasst, wobei die zumindest eine Vorsatzoptik mehrere Lichtleitelemente sowie eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei jedes Lichtleitelement eine Lichteinkoppelfläche zum Einspeisen von Licht zumindest einer Lichtquelle aufweist, und wobei Lichtauskoppelflächen der Lichtleitelemente in der gemeinsamen Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik münden.
Eine Beleuchtungseinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus dem Dokument
WO 2013/166535 A2 bekannt. Wesentlich für ein praxistaugliches Lichtbild ist bei einer solchen Beleuchtungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer die Ausbildung der Vorsatzoptik mit entsprechenden Lichtleitelementen, in welchen das Licht durch
Totalreflexion an den Begrenzungswänden geführt wird.
Weiters ist aus dem Dokument DE 10 2015 224 745 Al eine Beleuchtungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt geworden, bei der die Lichtaustrittsfläche zumindest abschnittsweise eine Lichtauskoppeloptik mit konvexer Wölbung aufweist sowie mit Auskoppelrillen an den Rändern der Lichtauskoppeloptik aufweist, wobei jeweils mehrere Lichtleitelemente mit ihren Lichtauskoppelflächen einer Lichtauskoppeloptik zugeordnet sind.
Aus dem Dokument EP 2306 074 A2 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem
Lichtmodul, welches eine matrixartige Anordnung von Halbleiterlichtquellen, eine
Primäroptik und eine Sekundäroptik aufweist, bekannt. Die Sekundäroptik weist dort eine achromatisch wirkende Anordnung auf, die wahlweise mindestens zwei Linsen mit einer unterschiedlichen Brechzahl oder die einen Verbund aus einer Sammellinse und einer diffraktiven Optik aufweist.
Nachteilig bei derartigen aus dem Stand der Technik bisher bekannten
Beleuchtungseinrichtungen ist meist, dass sich insbesondere bei Ausführungen der
Primäroptik als Matrix-System unerwünschtes Streulicht um die einzelnen Matrix-Segmente bildet. Durch diese Streulichtbildung wird die Abbildungsqualität der einzelnen Matrix- Segmente nachteilig verringert. Außerdem kann es durch die Streulichtbildung - abhängig
von der jeweiligen gesetzlichen Regelung - zu Problemen bei der Homologisierung von Kraftfahrzeugscheinwerfern aufgrund der einzuhaltenden Normen und Grenzwerte kommen.
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, bei einer Beleuchtungseinrichtung der gegenständlichen Art die Formgebung der Vorsatzoptik vor allem hinsichtlich einer noch besseren Homogenität und maximalen Helligkeit des erzeugten Lichtbildes zu optimieren. Überdies soll eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung angegeben werden, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Diese Aufgaben werden mit einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, in dem die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik zumindest abschnittsweise zumindest zwei in Zeilen angeordnete Lichtauskoppeloptiken mit konvexer Wölbung aufweist, wobei zwischen den einzelnen Zeilen der Lichtauskoppeloptiken Auskoppelrillen zur Begrenzung der Ränder der Lichtauskoppeloptiken in deren Längsrichtung vorgesehen sind, wobei jeweils mehrere Lichtleitelemente mit ihren Lichtauskoppelflächen einer Lichtauskoppeloptik zugeordnet sind.
Dank der Erfindung ergibt sich für jede erfindungsgemäß ausgebildete
Beleuchtungseinrichtung eine Lichtverteilung mit weniger störenden Bereichen, geringerem Streulichtanteil, sowie einer höheren maximale Lichtstärke an der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik bzw. im erzeugten Lichtbild. Durch den Einsatz von einer oder mehreren Lichtauskoppeloptiken, die in Lichtaustrittsrichtung an der Lichtaustrittsfläche der
Vorsatzoptik angeordnet sind, kann das von den Lichtleitelementen erzeugte Lichtbild verbessert werden, die Abbildungsqualität einzelner Lichtquellen bzw. einzelner
Lichtleitelemente erhöht werden sowie die Ausbildung von unerwünschtem Streulicht verringert werden. Die Lichtaustrittsfläche weist dazu zumindest abschnittsweise oder aber über ihre gesamte Fläche verteilt eine oder mehrere Lichtauskoppeloptiken auf, wobei jede Lichtauskoppeloptik eine konvexe Wölbung aufweist sowie an ihren Rändern
Auskoppelrillen aufweist. Jeweils mehrere Lichtleitelemente sind dabei mit ihren
Lichtauskoppelflächen einer Lichtauskoppeloptik zugeordnet. Mit dieser
erfindungsgemäßen Ausführung einer Beleuchtungseinrichtung lassen sich überdies noch weitere Vorteile erzielen: So kann die Homologation neu entwickelter
Kraftfahrzeugscheinwerfer einfacher werden, da der Fachmann hiermit ein geeignetes Mittel zur Hand hat, um unerwünschte Streulichtbildung zu vermindern bzw. zu vermeiden. Außerdem können mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung vorteilhafte Lichteffekte erzielt werden. So kann durch den Einsatz von geeigneten
Lichtauskoppeloptiken beispielsweise ein Kurvenlicht weiter nach außen gezogen werden.
Vorteilhaft können dabei mehrere Lichtleitelemente in ihrem vorderen Bereich, also jenem Bereich, der in Lichtaustrittsrichtung die Lichtauskoppelflächen der Lichtleitelemente umfasst, einstückig miteinander verbunden sein, da dies die Herstellung erleichtert und zu einer kompakten und stabilen Vorsatzoptik führt. Dabei kann es sinnvoll sein, wenn die Lichtauskoppelflächen der Lichtleitelemente mit der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik zusammenfallen.
Zweckmäßig können bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mehrere Lichtleitelemente in einer Matrixanordnung in zumindest einer Matrixzeile sowie in mehreren Matrixspalten angeordnet sein. Beispielsweise können die Lichtleitelemente in einer Matrixanordnung zwei- oder dreizeilig sowie in zahlreichen Matrixspalten nebeneinander angeordnet sein. Im Weiteren wird zur leichteren Darstellung die
Matrixanordnung auch anhand von Richtungsangaben beschrieben. Matrixzeilen sind demnach im Wesentlichen in horizontaler Richtung angeordnet, während Matrixspalten im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen. Diese Zuordnung der Begriffe hinsichtlich eines Ortes oder einer Orientierung, wie beispielsweise„horizontal",„vertikal",„in horizontaler Richtung",„in vertikaler Richtung",„oben",„unten",„vorne",„darunter", „darüber" etc. werden in der Beschreibung lediglich zur Vereinfachung gewählt und beziehen sich möglicherweise auf die Darstellung in den Zeichnungen, nicht jedoch notwendigerweise auf eine Gebrauchs- oder Einbaulage der Beleuchtungseinrichtung oder des Kraftfahrzeugscheinwerfers.
Der Begriff Matrixanordnung soll im Rahmen der gegenständlichen Anmeldung auch für den Extremfall gelten bei welchem die Matrix einzeilig ist, somit nur eine Reihe von Lichtleitelementen vorhanden ist, was in der Kraftfahrzeug-Beleuchtungstechnik durchaus Sinn macht.
Erfahrungsgemäß ist der Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer bzw. ein Lichtmodul mit matrixartiger Anordnung dann besonders effizient, wenn die Lichtleitelemente in genau drei übereinander angeordneten Matrixzeilen bzw. Reihen angeordnet sind, die gemeinsam eine Fernlichtverteilung bilden. Bei einer solchen Anordnung kann die obere Matrixzeile als Vorfeldreihe, die mittlere Matrixzeile als Asymmetriereihe und die untere Matrixzeile als Fernlichtreihe ausgebildet sein, wobei die Fernlichtreihe aus Fernlicht-Lichtleitelementen mit entsprechenden Einschnürungen ausgestaltet sein kann.
Vorzugsweise ist jedem Lichtleitelement eine Lichtquelle zu geordnet, insbesondere eine LED oder mehrere LEDs. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch mehrere Lichtquellen einem Lichtleitelement zugeordnet sein oder umgekehrt kann je nach Ausführung eine einzelne Lichtquelle auch mehreren Lichtleitelementen zugeordnet sein. Ebenso können auch andere Lichtquellen als LEDs zur Anwendung kommen. Die Lichtleitelemente können beispielsweise aus hochtransparenten, lichtleitenden und formbaren Kunststoffen, welche für die Herstellung von komplexen Geometrien gut geeignet sind, hergestellt sein. Besonders bevorzugt sind dabei Silikonmaterialien. Es ist jedoch auch die Verwendung von Gläsern möglich. Im Falle von einstückig miteinander verbundenen Lichtleitelementen oder einer einstückigen Leuchteinheit ist die Verwendung von Kunststoffen zur Herstellung der Leuchteinheit und / oder der Lichtleitelemente bevorzugt.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung mehrere Lichtleitelemente, die zeilenweise in einer Matrixzeile nebeneinander angeordnet sind, einer Lichtauskoppeloptik zugeordnet sind. Zweckmäßig werden in dieser Ausführung mehrere Lichtleitelemente zeilenweise einer gemeinsamen Lichtauskoppeloptik zugeordnet. Somit kann sehr effizient die Abbildungsqualität mehrerer Lichtleitelemente zeilenweise verbessert werden. Optional können sämtliche Lichtleitelemente, die
nebeneinander in einer Matrixzeile angeordnet sind, einer einzigen Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein.
In anderen Fällen kann es empfehlenswert sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung die in zumindest zwei voneinander beabstandeten Matrixzeilen angeordneten Lichtleitelemente zeilenweise jeweils unterschiedlichen Zeilen ebenfalls voneinander beabstandeter Lichtauskoppeloptiken zugeordnet sind. Somit kann die
Abbildungsqualität der matrixartig angeordneten Lichtleitelemente Zeile für Zeile durch den Einsatz von zeilenweise zugeordneten Lichtauskoppeloptiken verbessert werden.
Besonders vorteilhaft können bei einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung zeilenweise in zwei direkt aneinander grenzenden Matrixzeilen angeordnete
Lichtleitelemente jeweils zeilenweise angeordneten Lichtauskoppeloptiken zugeordnet sein, wobei direkt aneinander grenzende Zeilen der Lichtauskoppeloptiken eine
dazwischenliegende Auskoppelrille aufweisen. Die eine oder die mehreren Auskoppelrillen können sich auf der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik in Längsrichtung bzw. in
Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik entlang mehrerer Lichtleitelemente erstrecken. Ebenso können sich eine oder mehrere Auskoppelrillen in Längsrichtung bzw. in
Zeilenrichtung entlang der gesamten Länge der Lichtaustrittsfläche erstrecken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung jeder Matrixzeile von Lichtleitelementen jeweils eine Zeile der Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführung der Erfindung kann bei einer
Beleuchtungseinrichtung eine Kontur form der konvexen Wölbung einer
Lichtauskoppeloptik ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend: Kreissegment,
Ellipsensegment, Freiformkurvensegment. Vorteilhaft können in dieser Ausführungsform unterschiedlich konturierte Lichtauskoppeloptiken eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden, bei der eine dreizeilige Matrixanordnung von Lichtleitelementen mit einer Vorsatzoptik, die zeilenweise mit jeweils unterschiedlich geformten Lichtauskoppeloptiken auf der Lichtaustrittsfläche ausgerüstet ist, in ihrem Lichtbild verbessert wird. Beispielsweise kann der oberen von drei Matrixzeilen an
Lichtleitelementen eine erste Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein, die eine konvexe
Wölbung mit der Kontur eines Kreissegments mit einem Radius von 10 mm aufweist.
Beispielsweise kann der mittleren von drei Matrixzeilen an Lichtleitelementen eine zweite Lichtauskoppeloptik zu geordnet sein, die eine konvexe Wölbung mit der Kontur eines Kreissegments mit einem Radius von 5 mm aufweist. Beispielsweise kann der unteren von drei Matrixzeilen an Lichtleitelementen eine dritte Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein, die eine konvexe Wölbung mit der Kontur einer Freiformfläche aufweist.
Ebenso kann die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik derart strukturiert sein, dass angrenzend an einen Abschnitt oder eine Zeile einer Lichtauskoppeloptik mit einer konturierten konvexen Wölbung ein planarer Abschnitt oder eine planare Zeile der
Lichtaustrittsfläche vorgesehen ist. Derartige planare Abschnitte der Lichtaustrittsfläche können auch zwischen zwei Vorsatzoptiken vorgesehen sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung die
Konturform der Wölbung mehrerer Zeilen der Lichtauskoppeloptiken jeweils gleich gestaltet sein. In dieser zweckmäßigen Ausführungsform, die kostengünstig herstellbar ist, wird die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik mit jeweils gleich konturierten Zeilen von
Lichtauskoppeloptiken überzogen. Zweckmäßig sind dabei in einer bevorzugten Variante gleich viele Zeilen an Lichtauskoppeloptiken wie Matrixzeilen an Lichtleitelementen vorgesehen.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung können bei einer Beleuchtungseinrichtung die Konturformen der Wölbung von zumindest zwei Zeilen der Lichtauskoppeloptiken
unterschiedlich sein. In dieser Ausführungsvariante lässt sich besonders flexibel die
Abbildungsqualität einzelner Lichtquellen bzw. einzelner Lichtleitelemente erhöhen.
Besonders vorteilhaft kann bei einer Beleuchtungseinrichtung jede Zeile der
Lichtauskoppeloptiken jeweils in Zeilenrichtung eine konstante Breite sowie eine einheitliche Konturform der Wölbung aufweisen. In dieser Ausführung sind die Lichtauskoppeloptiken zeilenweise bzw. in Zeilenrichtung jeweils homogen beschaffen, was für die kostengünstige Fertigung von Vorteil ist.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Zeile der Lichtauskoppeloptiken in Zeilenrichtung zumindest
abschnittsweise unterschiedliche Breiten und / oder unterschiedliche Höhen und / oder unterschiedliche Konturformen der Wölbung aufweisen. In dieser Ausführungsvariante können einzelne oder auch mehrere Lichtauskoppeloptiken in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung entlang der Länge der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik abschnittsweise unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, wenn eine zeilenweise angeordnete Lichtauskoppeloptik in ihrem mittleren Abschnitt eine größere Breite und/ oder eine größere Höhe sowie eine konvexe Wölbung mit einem größeren Krümmungsradius - und somit eine größere Materialhöhe - aufweist als an ihren seitlichen Randabschnitten jeweils zu den Schmalseiten der Vorsatzoptik hin.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung kann bei einer
Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Lichtauskoppeloptik einen Flächenabschnitt mit Mikrostrukturen einer aufgerauten Oberfläche aufweisen. Solche Mikrostrukturen im Bereich der Lichtauskoppeloptik können beispielsweise den Vorteil bieten, dass ein besonders homogenes Lichtbild von der Beleuchtungseinrichtung erzeugt wird.
Beispielsweise können derartige Mikrostrukturen als Narben-artige Rauheit auf der
Oberfläche der Lichtauskoppeloptik ausgeführt sein, wobei deren charakteristische Längen eine Größenordnung beispielsweise von 5pm (Mikrometer) aufweisen können.
Vorteilhafterweise kann diese Narbung zumindest abschnittsweise auf der der Vorfeldreihe zugeordneten Lichtauskoppeloptik aufgebracht werden.
Von Vorteil kann es sein, wenn bei einer Beleuchtungseinrichtung die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik eine in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung knickfrei gekrümmte Fläche, vorzugsweise eine knickfrei gekrümmte Petzval-Fläche, ist. Vorteilhaft weist die
Lichtaustrittsfläche insbesondere bei einer Matrixanordnung der Lichtleitelemente somit keine Knickkanten in Richtung der Matrixspalten, also im Wesentlichen in vertikaler Richtung, auf. Somit weisen auch die Lichtauskoppeloptiken in Zeilenrichtung bzw. in
Längsrichtung keine störenden Knicke oder Unterbrechungen auf. Die
Lichtauskoppeloptiken werden einzig durch die Auskoppelrillen, welche in Richtung der Matrixzeilen, also im Wesentlichen in horizontaler Richtung, verlaufen, begrenzt.
Die gemeinsame Lichtaustrittsfläche ist typischerweise eine gekrümmte Fläche, die üblicherweise der Petzval-Fläche der Abbildungsoptik - beispielsweise einer
Abbildungslinse - folgt. Für bestimmte Anwendungen können aber auch bewusste
Abweichungen in der Krümmung eingesetzt werden, um im Randbereich Abbildungsfehler zur Lichthomogenisierung zu nutzen.
Im Rahmen der Erfindung kann ebenso ein Lichtmodul mit zumindest einer
erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung angegeben werden. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff„Scheinwerfer" verwendet wird, so soll dieser Begriff auch einzelne Lichtmodule oder Projektionsmodule beinhalten, die auch in Kombination in einem übergeordneten Scheinwerfer enthalten sein können.
Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungseinrichtung und/oder mit zumindest einem Lichtmodul mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung einzusetzen. Beispielsweise kann ein solcher Fahrzeugscheinwerfer weiterhin eine der Leuchteinheit in Lichtaustrittsrichtung nachgeordnete Projektionsoptik umfassen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 schematisch und in schaubildlicher Darstellung Komponenten eines
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers, nämlich eine Leuchteinheit samt einer Vorgesetzten Projektionslinse;
- Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung eine erfindungsgemäße Leuchteinheit mit einer
Vorsatzoptik, schräg von hinten in Richtung der Lichteinkoppelflächen der
Lichtleitelemente gesehen;
- Fig· 3 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik von der Seite gesehen;
- Fig. 4 eine zweite Ausführung einer erfindungs gemäßen Vorsatzoptik von oben gesehen;
- Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen;
- Fig. 6 eine dritte Ausführung einer erfindungs gemäßen Vorsatzoptik von oben gesehen;
- Fig. 7 die in Fig. 6 gezeigte dritte Ausführung einer erfindungs gemäßen Vorsatzoptik in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen;
- Fig. 8 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers nach der Erfindung;
- Fig· 9 den Verlauf der Lichtstärke längs einer mittigen Linie der Fig. 8;
- Fig. 10 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers nach dem Stand der
Technik;
- Fig. 11 den Verlauf der Lichtstärke längs einer mittigen Linie der Fig. 10.
In der Darstellung nach Fig. 1 erkennt man in schematischer Ansicht eine
Beleuchtungseinrichtung 1 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 100 nach der Erfindung mit seinen für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Bestandteilen. Wobei es für den Fachmann klar ist, dass ein Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Vielzahl weiterer, hier nicht gezeigter Bestandteile besitzen kann, wie Ein- und Verstelleinrichtungen, elektrische Versorgungsmittel, Blenden, Gehäusebauteile und vieles mehr. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff„Scheinwerfer" verwendet wird, so soll dieser Begriff auch einzelne Licht- bzw. Projektionsmodule beinhalten, die auch in Kombination in einem übergeordneten Scheinwerfer enthalten sein können.
In dieser und den folgenden Figuren werden für gleiche oder vergleichbare Elemente zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung gleiche Bezugszeichen verwendet. Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen sollen lediglich die Lesbarkeit der
Ansprüche und das Verständnis der Erfindung erleichtern und haben keinesfalls einen den Schutzumfang der Erfindung beeinträchtigenden Charakter.
Dargestellt in Fig. 1 ist also eine Beleuchtungseinrichtung 1, welche eine Leuchteinheit 2 mit mehreren Lichtquellen 3 umfasst. Die Lichtquellen 3 sind hier beispielsweise als LEDs ausgeführt. Eine Vorsatzoptik 4 bzw. Primäroptik mit einer Lichtaustrittsfläche 5 der Vorsatzoptik 4 weist hier mehrere Lichtleitelemente 6 auf, die in einer Matrixanordnung 7 angeordnet sind. Die Lichtaustrittsrichtung 8 von den Lichtquellen 3 durch die
Lichtleitelemente 6 sowie die Vorsatzoptik 4 hindurch ist durch einen Pfeil 8 symbolisiert. Weiters ist in Lichtaustrittsrichtung 8 der Vorsatzoptik 4 nachgeordnet eine Projektionsoptik 10 vorgesehen, welche beispielsweise eine Projektionslinse umfasst.
Die Lichtaustrittsfläche 5 ist mit zeilenweise angeordneten Lichtauskoppeloptiken 50 ausgestaltet, welche hier in drei im Wesentlichen horizontalen Zeilen 51 der
Lichtauskoppeloptik 50 angeordnet sind. Die Lichtauskoppeloptiken 50 weisen jeweils konvexe Wölbungen 56 auf.
Fig. 2 zeigt eine Leuchteinheit 2 mit einer Vorsatzoptik 4 schräg von hinten in Richtung von Lichteinkoppelflächen 61 der Lichtleitelemente 6 gesehen. Jeder Lichteinkoppelfläche 61 der Lichtleitelemente 6 ist hier eine LED als Lichtquelle 3 zugeordnet. Die Lichtleitelemente 6
münden mit ihren Lichtauskoppelflächen 62 jeweils in der gemeinsamen Lichtaustrittsfläche 5 der Vorsatzoptik 4. Die Lichtleitelemente 6 sind in Matrixanordnung 7 hier in drei
Matrixzeilen 71 sowie in einer Vielzahl von Matrixspalten 72 angeordnet. Die Matrixzeilen 71 sind gemäß Fig. 2 im Wesentlichen in horizontaler Richtung orientiert, während die Matrixspalten 72 im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet sind.
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik 4 von der Seite gesehen. Auch hier sind die Lichtleitelemente 6 in Matrixanordnung 7 in drei Matrixzeilen 71 angeordnet. Wie hier in der Seitenansicht zu erkennen ist, ist die Vorsatzoptik 4 ohne Krümmung in deren Längsrichtung und somit plan geformt. An der Lichtaustrittsfläche 5 der Vorsatzoptik 4 sind hier zeilenweise drei Lichtauskoppeloptiken 50 angeordnet, wobei jede Matrixzeile 71 an Lichtleitelementen 6 einer Lichtauskoppeloptik 50 zugeordnet ist.
Die untere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56 auf mit einer Konturform 57 der Wölbung, die einem Kreissegment entspricht. Die mittlere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56' auf mit einer Konturform 58 der Wölbung, die einem Ellipsensegment entspricht. Die obere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56" auf mit einer Konturform 59 der Wölbung, die als
Freiformkurvensegment ausgebildet ist. Zwischen den einzelnen Zeilen 51 der
Lichtauskoppeloptiken 50 sind an deren Rändern Auskoppelrillen 55 zur Begrenzung der Lichtauskoppeloptiken 50 in deren Längsrichtung vorgesehen.
Entsprechende Lichtquellen 3, die den Lichtleitelementen 6 zugeordnet und die an deren Lichteinkoppelflächen 61 angeordnet sind, sind hier sowie in den folgenden Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik 4 von oben gesehen. Die Vorsatzoptik 4 ist hier als knickfrei gekrümmte Petzval-Fläche 41 ausgeführt. Gemäß dieser Ausführung ist zu erkennen, dass an der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik 4 Lichtauskoppeloptiken 50 angeordnet sind, welche in Längsrichtung 52 bzw.
Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik 50 eine einheitliche Höhe 54 aufweisen.
Fig. 5 zeigt die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen
Vorsatzoptik 4 in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen. Die untere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56 auf mit einer Konturform 57 der Wölbung, die einem Kreissegment entspricht. Die mittlere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56' auf mit einer
Konturform 58 der Wölbung, die einem Ellipsensegment entspricht. Die obere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56" auf mit einer Konturform 59 der Wölbung, die als Freiformkurvensegment ausgebildet ist. Zwischen den einzelnen Zeilen 51 der Lichtauskoppeloptiken 50 sind an deren Rändern Auskoppelrillen 55 zur Begrenzung der Lichtauskoppeloptiken 50 in deren Längsrichtung vorgesehen. In Längsrichtung 52 bzw. in Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptiken 50 weisen diese jeweils konstante Breiten 53 sowie konstante Höhen 54 auf. Die konvexen Wölbungen 56, 56', 56" bzw. die jeweiligen Konturformen 57, 58, 59 der Lichtauskoppeloptiken 50 sind daher in Längsrichtung 52 bzw. in Zeilenrichtung jeweils einheitlich gestaltet.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik 4 von oben gesehen. Die Vorsatzoptik 4 ist hier als knickfrei gekrümmte Petzval-Fläche 41 ausgeführt.
Im Unterschied zur Ausführung gemäß Fig. 4 ist bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung zu erkennen, dass an der Lichtaustrittsfläche 5 der Vorsatzoptik 4 eine Lichtauskoppeloptik 50 angeordnet ist, welche in Längsrichtung 52 bzw. Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik 50 unterschiedliche Höhen 54, 54' aufweisen. Hier weist die obere Lichtauskoppeloptik 50 etwa mittig ihrer Längsrichtung 52 eine Höhe 54' auf, welche größer ist als die Materialstärke mit einer Höhe 54 an den beiden seitlichen Randabschnitten der oberen Lichtauskoppeloptik 50.
Fig. 7 zeigt die in Fig. 6 dargestellte dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen
Vorsatzoptik 4 in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen. Die untere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56 auf mit einer Konturform 57 der Wölbung, die einem Kreissegment entspricht. Die mittlere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56' auf mit einer Konturform 58 der Wölbung, die einem Ellipsensegment entspricht. Die obere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56" auf mit einer Konturform 59 der Wölbung, die als Freiformkurvensegment ausgebildet ist. Zwischen den einzelnen Zeilen 51 der Lichtauskoppeloptiken 50 sind an deren Rändern wiederum
Auskoppelrillen 55 zur Begrenzung der Lichtauskoppeloptiken 50 in deren Längsrichtung vorgesehen. Die unteren beiden Lichtauskoppeloptiken 50 weisen in Längsrichtung 52 bzw. in Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptiken 50 jeweils konstante Breiten 53 sowie konstante Höhen 54 auf. Die obere Lichtauskoppeloptik 50, welche hier beispielhaft eine Konturform 59 der Wölbung aufweist, die als Freiformkurvensegment ausgebildet ist, hat in
Längsrichtung 52 bzw. in Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik 50 unterschiedliche Breiten 53, 53' sowie unterschiedliche Höhen 54, 54'. Hier weist die obere
Lichtauskoppeloptik 50 etwa mittig ihrer Längsrichtung 52 eine Breite 53' auf, welche kleiner ist als deren Breite 53 jeweils an den beiden seitlichen Randabschnitten der oberen
Lichtauskoppeloptik 50. Die obere Lichtauskoppeloptik 50 ist weiters mit einer aufgerauten
Oberfläche 9 ausgerüstet, welche Mikrostrukturen 90 mit charakteristischen Längen in einer Größenordnung hier von etwa 5mih (Mikrometer) aufweisen.
Die nun folgende Erläuterung zur Gegenüberstellung der Figuren 8 bis 11 macht die Vorteile der Erfindung noch deutlicher.
Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Lichtverteilung eines einzelnen Lichtleitelements einer Leuchteinheit, die gemäß der Erfindung mit einer Lichtauskoppeloptik an der
Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik ausgebildet ist, mit eingezeichneten Linien gleicher Lichtstärke.
Fig. 9 zeigt in Diagrammdarstellung den Verlauf der Lichtstärke Iv längs der
eingezeichneten mittigen Linie z von Fig. 8, wobei die linke Seite des Diagramms dem unteren Bereich der Fig. 8 entspricht.
Fig. 10 entspricht an sich der Darstellung der Fig. 8, jedoch wurde hier ein Lichtleitelement einer Leuchteinheit nach dem Stand der Technik vermessen, welche eine planare
Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik ohne eine Lichtauskoppeloptik aufweist. Man erkennt unerwünschte Streulichtbereiche beidseitig des gewünschten Lichtbilds, die sich bei dem Lichtleitelement nach der Erfindung weniger stark ausgeprägt finden, wie die
gegenübergestellte Fig. 8 zeigt. Außerdem ist ein weniger steil abfallender Intensitätsverlauf im unteren sowie im oberen Bereich des Lichtstärkeverlaufs im Vergleich zu einem
Lichtleitelement mit erfindungsgemäßen Auskoppeloptiken erkennbar, was durch die in vertikaler Richtung weiter beabstandeten Linien gleicher Lichtstärke dargestellt ist.
In Fig. 11, welche an sich dem Diagramm der Fig. 9 entspricht, jedoch für ein
Lichtleitelement nach dem Stand der Technik ohne eine Lichtauskoppeloptik an der
Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik ermittelt wurde, erkennt man, dass der
Lichtstärkeverlauf Iv eine geringere maximale Lichtstärke aufweist, als jener eines
Lichtleitelements nach der Erfindung, wie der Vergleich mit der gegenübergestellten Fig. 9 zeigt. Auch ist der nachteilig weniger steile Abfall im linken und im rechten Bereich des Lichtintensitätsverlaufs erkennbar.
Mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der gezeigten Art kann beispielsweise ein
Abblendlicht oder ein Fernlicht erzeugt werden, wozu beispielsweise der linke Scheinwerfer und der rechte Scheinwerfer je als erfindungsgemäßer Scheinwerfer ausgebildet sind, mit welchem jeweils der linke bzw. rechte Teil der Lichtverteilung eines dementsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Andererseits oder alternativ dazu können
der linke und der rechte Scheinwerfer eines mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern ausgerüsteten Kraftfahrzeuges auch jeweils identische Lichtbilder erzeugen, die sich im Vorfeld auf der Straße überlagern.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
Beleuchtungseinrichtung
Leuchteinheit
Lichtquelle, beispielsweise LED
Vorsatzoptik, Primär optik
Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik
Lichtleitelement
Matrixanordnung der Lichtleitelemente
Lichtaustrittsrichtung (Pfeil)
aufgeraute Oberfläche
Projektionsoptik
Petzval-Pläche
Lichtauskoppeloptik
Zeile der Lichtauskoppeloptik
Längsrichtung bzw. Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik (Pfeil) Breite der Lichtauskoppeloptik (bzw. 53')
Höhe der Lichtauskoppeloptik (bzw. 54')
Auskoppelrille
Wölbung der Lichtauskoppeloptik (bzw. 56', 56")
Konturform der Wölbung, beispielsweise als Kreissegment
Konturform der Wölbung, beispielsweise als Ellipsensegment
Konturform der Wölbung, beispielsweise als Preiformkurvensegment
Lichteinkoppelfläche des Lichtleitelements
Lichtauskoppelfläche des Lichtleitelements
Matrixzeile der Lichtleitelemente
Matrixspalte der Lichtleitelemente
Mikrostruktur
Kraftfahrzeugscheinwerfer