WO2021191130A1 - Reflektoroptik für eine fahrzeug-retrofit-scheinwerferlampe - Google Patents

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WO2021191130A1
WO2021191130A1 PCT/EP2021/057225 EP2021057225W WO2021191130A1 WO 2021191130 A1 WO2021191130 A1 WO 2021191130A1 EP 2021057225 W EP2021057225 W EP 2021057225W WO 2021191130 A1 WO2021191130 A1 WO 2021191130A1
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reflector
section
optical system
longitudinal axis
reflective surfaces
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PCT/EP2021/057225
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Christian Seichter
Kevin Bayer
Hans Günther Mayer
Ralf Lindner
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Osram Gmbh
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • Various exemplary embodiments relate generally to semiconductor headlight lamps for motor vehicles or also to reflector-optical systems for such lamps, with which the light emitted, for example, by semiconductor light sources in the lamps can be emitted in a suitable manner into the space surrounding the lamps.
  • Other aspects can relate to retrofit lamps, which are intended to replace conventional halogen lamps in vehicle headlights.
  • Retrofit lamps with semiconductor light sources enjoy great popularity, especially in the area of replacing light sources in vehicles, especially motor vehicles, as they are associated with inexpensive alternatives, greater flexibility with regard to, for example, the representable color temperatures, durability and, above all, energy savings, etc. than, for example, with conventional halogen lamps.
  • Retrofit replacement lamps for example, regularly have the same base type etc. as that of the halogen lamp that is intended to be replaced by them, so that no further adjustments need to be made for the specific headlight structure.
  • the solid angle area in front of a vehicle may be illuminated by low beam, high beam, fog light, daytime running lights, etc. (spatial angle-related radiation characteristics).
  • the design of the reflector accommodating the lamp and the positioning and configuration of the lamp in the reflector are therefore particularly important.
  • Lamps based on semiconductor light sources for use in motor vehicles are described in US 7,110,656 B2, US 8,807,808 B2,
  • DE 102008056049 A1 discloses a lighting device for motor vehicles comprising LEDs which radially deflects a light emitted by the LEDs in a longitudinal direction in a relatively large emission angle.
  • an optical attachment is provided which has a reflective surface and, in combination with a light exit surface of the optical attachment, generates light which, if if you follow the rays back, a focal point cloud is generated at the point that corresponds to the position of a conventional incandescent filament.
  • the combination of the reflective surface and the exit surface of the lens attachment is designed in such a way that a main reflector of the headlight in question is completely illuminated in its entire effective solid angle range.
  • DE 102016204 181 A1 and US 2017/268740 A1 also describe a retrofit lamp for vehicle headlights with two semiconductor light sources designed as LED chips, a light decoupling optics and a light guide that guides light from the semiconductor light sources to the light decoupling optics.
  • the optical coupling-out optics are light-reflecting and can have first, second and third conical or frustoconical sections, for example made of aluminum, wherein the former can be enclosed by the material of the light guide. Starting from the distal end, the light decoupling optics are designed to be continuously tapered in the direction of the semiconductor light sources.
  • the retrofit lamp replaces high pressure discharge lamps, e.g. of the ECE category D5S.
  • DE 102018216 187 A1 discloses a retrofit lamp with a lamp vessel.
  • the lamp vessel are a semiconductor light source, a rod-shaped, parallel and laterally offset to the longitudinal axis of the lamp vessel
  • Light wavelength conversion element and a reflective surface are arranged.
  • the reflection surface can reflect the light from the semiconductor light source onto the rod-shaped light wavelength conversion element.
  • the rod-shaped light wavelength conversion element emits the light reflected by the reflective surface and wavelength-converted by it, so that it can generate a light distribution similar to that of a halogen incandescent lamp, the filament of which is aligned parallel to the longitudinal axis of the lamp vessel, and at the same time serves as a holder for a reflector having the reflective surface.
  • the retrofit lamp can be used as a replacement for a halogen lamp of the ECE category H7, H8, H9, H11 or H16.
  • a lighting device for motor vehicles that an LED as Light radiation source, a light-permeable body with a collimator opposite the LED and a tapered section which directs the light radiation received by the collimator onto a distal section.
  • An exit mirror is set up there with a shaft section and a head section, which acts as an emission filament.
  • the output mirror reflects the light radiation radially away from the longitudinal axis and also in the proximal direction towards the light radiation source.
  • Such a lighting device should be able to reproduce the light emission properties of an H11 lamp, for example.
  • the aim is for example an improvement through a simple structure, an increase in the luminous flux and / or an optimization of the thermal management.
  • a semiconductor headlight lamp for a motor vehicle which has a lamp body which extends in a longitudinal direction.
  • the lamp body has a rear base section and a front section in which the light emission primarily takes place.
  • the lamp body has a support element designed, for example, as a PCB (printed circuit board) or printed circuit board, as well as a light-permeable housing.
  • a plurality of semiconductor light sources arranged on the support element on the rear base section are operated by a driver circuit in the case of the power supply.
  • the lamp body also has reflector optics which are arranged on the front section.
  • the semiconductor light sources are set up to emit light in the direction of the reflector optics, the reflector optics comprising a first reflector optics section and a second reflector optics section.
  • the first reflector optics section is designed in such a way that it can receive the light emitted by the semiconductor light sources and can emit it in the direction of the second reflector optics section.
  • the second reflector optics section is in turn configured in such a way that it reflects or reflects the light reflected by the first reflector optics section can receive and then emit through the translucent housing.
  • Each of a plurality of first reflective surfaces arranged on the first reflector optics section can extend in an annular region around the longitudinal axis which extends through the lamp body from the semiconductor light sources in the direction of the first reflector optics section.
  • Such a structure makes it possible to position the support element and the light sources on the rear base section and, if necessary, to reflect the emitted light on the second reflector optics section using the ring-shaped first reflective surfaces, which is similar to a helical body or filament in conventional halogen lamps can be positioned along the longitudinal axis in a limited spatial area and is therefore hardly shaded. With the positioning of the semiconductor light sources on the rear base section, there is an improved dissipation of heat.
  • each of the first reflective surfaces can be configured in such a way that it irradiates a certain subsection of the second reflector optics section by means of reflection, so that the distribution of the light contributions over the second reflector optics section can be accurately set in the design.
  • the geometries required for the first reflective surfaces can be produced simply and precisely in production. Furthermore, this structure avoids emission losses due to the absorption of light within the lamp.
  • a reflector optical system for a motor vehicle headlamp has a reflector body which is provided with rotational symmetry about a longitudinal axis and which has a first reflector optics section with a substantially concave shape. Furthermore, the system has a second reflector optics section extending along the longitudinal axis, the first reflector optics section being the second Is facing reflector optics section.
  • the first reflector optics section comprises a plurality of first reflective surfaces and the second reflector optics section comprises a plurality of second reflective surfaces. The second reflective surfaces are in spatial light receiving relationship with the first reflective surfaces.
  • the spatial light receiving relationship can also exist between in each case one of the first reflective surfaces and the second reflective surfaces, but does not have to be.
  • This structure achieves the same or similar advantages as described above.
  • the assignment of the reflective surfaces ensures that light emitted onto the reflector optics is incident on the second reflector optics section in a homogeneously distributed manner. As a result, unavoidable heat peaks are at least reduced there, while the heat dissipation is improved.
  • the second reflective surfaces enable a high reflectivity, a homogeneous distribution of the local light emission or light reflection over the second reflector optics section, and allow a cost reduction in production if a simple geometry is used.
  • this design enables a structure and a lamp design that can functionally correspond to that of conventional halogen headlight lamps, because the second reflector optics section can have a position and a dimension (length and / or diameter). as they are provided for helical bodies in the relevant standards, e.g. ECE Annex 36: Regulation No. 37 (rev. 7) of July 3, 2012, see there. e.g. pages 38, 42, 46, 53,
  • a semiconductor headlight lamp for a motor vehicle comprises a lamp body which extends in a longitudinal direction.
  • the lamp body has a rear base section and a front section in which the light emission primarily takes place.
  • the lamp body has a support element and a transparent housing.
  • a plurality of semiconductor light sources arranged on the support element on the rear base section are operated by a driver circuit in the case of the supply of electrical power. During operation, the semiconductor light sources cause the semiconductor lamp to emit light through the transparent housing.
  • the power converted into light radiation causes:
  • a semiconductor headlight lamp that can meet at least some of the ECE standard specifications on which halogen headlight lamps are based, and in particular one that provides correspondingly high values for the luminous flux, so that the semiconductor headlight lamp can even be used as a Retrofit lamp e.g. for generating high beam, low beam, Daytime running lights or fog lights can be used. Nevertheless, it complies with the specifications of the external dimensions in accordance with the ECE standard specifications, ie the external dimensions are spatially on or within the envelope.
  • the test voltage of 13.2 volts can be used for lamps with a nominal voltage of 12 volts, the test voltage of 28 volts for lamps with a nominal voltage of 24 volts.
  • the aspect refers to headlight lamps of the H7 or H11 type, this aspect is not limited to certain base types, but rather, without restricting the generality, for example lamps of the H8, H9 or H16 type are also included .
  • FIG. 1 shows a perspective view of a semiconductor headlight lamp of the H7 type according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a side view of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a side view of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1, which is rotated by 90 degrees about its longitudinal axis compared to the view in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a side view of the semiconductor headlight lamp similar to FIG. 2, but showing the lengths and diameters of individual sections of the lamp;
  • FIG. 5 shows a plan view from above of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a plan view from below of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a perspective view of reflector optics of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of the reflector optics from FIG. 7 with the beam path of the light emitted by semiconductor sources indicated therein;
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the reflector optics from FIG. 7 with the representation of lengths and diameters of individual sections of the reflector optics;
  • 10A shows a schematic cross-sectional view of the reflector optics from FIG. 7 with a representation of the angles of inclination of first reflective surfaces on the reflector body with respect to the longitudinal axis X;
  • FIG. 10B shows a very schematic, enlarged but not true to scale detail from FIG. 10A with an illustration of the angle of inclination shown there;
  • FIG. 10B shows a very schematic, enlarged but not true to scale detail from FIG. 10A with an illustration of the angle of inclination shown there;
  • 11A shows a schematic cross-sectional view of the reflector optics from FIG. 7 with a representation of the angles of inclination of second reflective surfaces on the pin with respect to the longitudinal axis X;
  • FIG. 11B shows a very schematic, enlarged, but not true to scale section from FIG. 11A with an illustration of the angle of inclination shown there;
  • FIG. 11B shows a very schematic, enlarged, but not true to scale section from FIG. 11A with an illustration of the angle of inclination shown there;
  • Support element (circuit board) with semiconductor light sources arranged thereon;
  • FIG. 13 shows a diagram with the radiation characteristics of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 14 shows a perspective view of the support element from FIG. 12 with semiconductor light sources arranged thereon and the corresponding power supply lines;
  • FIG. 14 shows a perspective view of the support element from FIG. 12 with semiconductor light sources arranged thereon and the corresponding power supply lines;
  • FIG. 16 shows a perspective view of a transparent housing of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • FIG. 17 shows a cross-sectional view (above) and a plan view (below) of the light-permeable housing from FIG. 16 with dimensions;
  • FIG. 18 shows a perspective view of a heat sink section of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1;
  • Figure 19 is a side view of the heat sink portion of Figure 18;
  • FIG. 20 shows a side view of the heat sink section from FIG. 18, which is rotated by 90 degrees about its longitudinal axis in relation to the view in FIG. 19;
  • FIG. 21 is a side view of the heat sink section from FIG. 18 similar to FIG. 19, but showing the lengths and diameters of individual sections of the section; FIG.
  • Figure 22 is a top plan view of the heat sink portion of Figure 18;
  • Figure 23 is a bottom plan view of the heat sink portion of Figure 18;
  • 24 shows a perspective view of a base or mounting section of the semiconductor headlight lamp from FIG. 1; 25 shows a copy of FIG. 2 of ECE regulation 37 from appendix 36 (dated July 3, 2012) for a lamp of the type H7 (prior art);
  • FIG. 26 shows a copy of FIG. 2 of ECE regulation 37 from appendix 36 (dated July 3, 2012) for a lamp of the type H 11 (state of the art).
  • the semiconductor headlight lamp 10 disclosed here as well as the corresponding reflector-optical system 300 are for use in a motor vehicle with a combustion engine, purely electric, fuel cell or hybrid drive, etc., in particular for installation in a reflector cavity for vehicle front lighting such as a main vehicle headlight or a fog lamp (hereinafter collectively referred to as a vehicle headlight) which are used to illuminate a road surface.
  • vehicle headlight a fog lamp
  • the type of motor vehicle may include, without loss of generality, a passenger car such as a sedan, a station wagon, a sports utility vehicle (SUV), a minivan, a pickup truck, an all-terrain vehicle, a bus or a truck, or a recreational vehicle such as a snowmobile or a motorcycle, etc.
  • the term “motor vehicle” in this disclosure also includes water vehicles such as motor boats, jet skis, or aircraft such as airplanes or helicopters.
  • FIGS. 1 to 6 show an overview of a semiconductor headlamp lamp 10 in accordance with aspects of the present disclosure.
  • the semiconductor headlight lamp 10 shown here is of the H7 type (as it is actually defined for halogen headlights); H11 or H16.
  • the base 20 PX26d for type H7
  • FIGS. 1 to 3 and 5 to 6 the base 20 (PX26d for type H7) is only shown in dashed lines in order to ensure that the base can be exchanged for other types (e.g. PGJ19-1 for type H8; PGJ19-5 for H9; PGJ19-2 for H11 or PGJ 19-3 for H 16) with otherwise similar or identical lamp construction.
  • the semiconductor headlight lamp 10 of the type H7 described here is suitable, for example, for use in generating high beam or low beam.
  • the corresponding semiconductor headlight lamp 10 is suitable, for example, for fog lamps.
  • the corresponding semiconductor headlight lamp 10 is suitable, for example, for generating high beam.
  • the corresponding semiconductor headlight lamp 10 is suitable, for example, for generating fog, high or low beam.
  • the corresponding semiconductor headlight lamp 10 is finally suitable, for example, for generating fog light.
  • Alternative applications are also conceivable.
  • the semiconductor headlight lamp 10 is made of a reflector optics 300 (also referred to herein as a reflector optics system) with a reflector body 30 and a pin 36, a transparent housing 40, a support element 50 designed as a printed circuit board with semiconductor light sources 70 arranged thereon, a Heat sink section 60 and the base or mounting element 20 constructed. These components together form a lamp body 1 which extends in a longitudinal direction or along a longitudinal axis X.
  • This longitudinal axis X can correspond to the reference axis defined in the ECE regulation 37 mentioned at the beginning and described below.
  • the semiconductor headlamp lamp 10 is designed by and large to have a rotationally symmetrical shape around the longitudinal axis X.
  • the reflector optics with the reflector body 30 and the pin 360 and the transparent housing 40 form a front section of the lamp body 1.
  • the heat sink section 60 and the base 20 form a rear base section of the lamp body 1.
  • the support element 50 with the semiconductor light sources 70 arranged thereon is on one arranged at the front end of the heat sink section 60.
  • the main surfaces of the support element 50 are perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the semiconductor light sources 70 arranged on the support element 50 therefore emit their light into a space directed along the longitudinal axis X.
  • the distal end of the semiconductor headlight lamp 10 is formed by the cap-like reflector optics 300, which closes the transparent housing 40 in the distal direction.
  • the reflector optics 300 serve to reflect the light emitted by the semiconductor light sources 70 in such a way that it emerges essentially in a plane perpendicular to the longitudinal axis X with maximum light intensity, but viewed in any plane including the longitudinal axis X ensures a satisfactorily wide beam angle.
  • the radiation in all directions perpendicular to the longitudinal axis X is very homogeneous.
  • the transparent housing 40 is also attached to the front end of the heat sink section 60, so that the support element 50 with the semiconductor light sources 70 responding to it is arranged within the transparent housing 40.
  • a driver circuit 55 is also provided on the support element 50, which is electronically coupled to the light sources 70 and is arranged with the support element 50 on the rear base section, namely its front end, of the lamp body 1.
  • the driver circuit is configured to operate the plurality of light sources 70 when powered.
  • the driver circuit 55 is only indicated in FIG. 15 via the wiring of individual LED chips 72, but the basic structure of driver circuits 55 for arrangements of semiconductor light sources is generally known, so that reference can be made here to the relevant literature. If the support element 50 with the driver circuit 55 and the semiconductor light sources 70 arranged thereon are assigned to the front section, this essentially has a function of generating light from the power supplied and the optical reflection for emitting the light from the lamp.
  • the rear base section essentially has a function of dissipating the heat generated by the driver circuit 55 and the semiconductor light sources 70, as well as the mechanical and electrical coupling of the lamp 10 to the vehicle side via the base 20.
  • the components are described individually below.
  • the system 300 comprises the reflector body 30, which is designed to be rotationally symmetrical about the longitudinal axis X and has a spherical outer surface 31 facing the distal direction. In the special embodiment it has a semi-spherical shape.
  • the reflector body 30 On the side facing the proximal direction, i.e. opposite the support element 50 and the semiconductor light sources 70 in the assembled state, the reflector body 30 has a first reflector optical section 32 which has a substantially concave shape 320.
  • the concave shape 320 is designed in the manner of a concave mirror, but overall has a conical shape rather than a spherical segment shape or a paraboloid because, as can be seen in FIG. 8, no focal plane or no singular focal point is sought.
  • the concave shape 320 of the first reflector optics section 32 is composed of a multiplicity of first reflective surfaces 35a-35e which are arranged in a ring around the longitudinal axis X and concentrically to one another.
  • first reflective surfaces 35a-35e there are 5 first reflective surfaces 35a-35e, which each adjoin one another.
  • the first ones own reflecting surfaces 35a-35e each have a conical shape with half a cone angle or an angle of inclination Q relative to the longitudinal axis X, which decreases with increasing distance from the longitudinal axis X.
  • Fig. 10B shows schematically in enlargement how the angle Q is determined. Note that FIG. 10A graphically shows the full cone angle, ie, 2 x Q.
  • the outer edge of the outermost first reflective surface 35a is delimited by a proximal end face 33a.
  • the inner edge of the innermost first reflective surface 35d is delimited by a conical foot section 36a of a pin 360 to be explained below.
  • the first reflective surfaces 35a-35e are provided with a highly reflective mirrored coating, which faces the light sources with a corresponding inclination.
  • the reflectance is 90% or more, preferably 95% or more.
  • the surface to be reflected can be vaporized with high-purity aluminum 99.98% or silver.
  • the mirrored surface is sealed with a protective layer, for example silicone-based monomers (usually HMDS, VSI II or a combination).
  • the full irradiated area of the concave shape 320 can be used effectively as the first reflector optics section 32.
  • the first reflective surfaces 35a-35e need not necessarily have a conical shape; it can also generally be the shape of a women's skirt (skirt-shape), which also has a concave or convex curved surface permitted.
  • a continuous, crack-free surface is also provided in the concave shape 320, in which the first reflective surfaces 35a-35e can therefore smoothly merge into one another.
  • a substantially cylindrical flange section 33 which is set back from the dome-shaped outer surface 31 by a step 34, extends between the distal dome-shaped outer surface 31 of the reflector body 30 and the proximal end face 33a.
  • the flange section 33 allows the light-permeable housing 40 to be attached, into the inner opening 43 of which at the distal end 41 the flange section 33 can be fitted.
  • the annular first reflective surfaces 35a-35e reflect the incident light by their inclination in the direction on the longitudinal axis X, whereby - as mentioned above - the reflected rays do not meet at a common focal point on the longitudinal axis X, but rather arrive in areas adjacent to one another along the longitudinal axis X, so that the radiation density is distributed essentially homogeneously along the longitudinal axis X.
  • a pin 360 extends along the longitudinal axis X, starting from the reflector body 30 in the center of the concave shape 320 or in the center of the annular first reflective surfaces 35a-35e essentially comprises 3 sections.
  • a first section is the aforementioned conical foot section 36a, which attaches directly to the center of the concave shape 320 on the reflector body 30.
  • This conical foot section 36a tapers up to an intersection point of the pin 360 with a (virtual) plane perpendicular to the longitudinal axis X, which is defined by the proximal end face 33a at the edge of the concave shape 320.
  • a second reflector optics section 36 extends along the longitudinal axis X, which is in principle formed from two directly adjoining light emission areas 36b, 36c that differ from the reflection contribute.
  • the first reflector optics section 32 faces the second reflector optics section 36 at least in a first (36b) of the two light emission regions.
  • the pin 360 more precisely the second reflector optics section 36, represents the filament wire of conventional halogen headlight lamps according to function, position and length and possibly the diameter, which complies with the ECE standard Addendum 36: Regulation No.
  • the reflector body 30 and the pin 360 are monolithic, i.e. formed in one piece, for example from an optical glass or a heat and / or UV-resistant injection-molded plastic material.
  • the reflector body 30 can be opaque in order to prevent light from escaping in the distal direction. It should be noted that reflector body 30 and pin 360 could just as easily be made of different materials and are not pertinent.
  • the conical foot section 36a essentially has the function of holding the second reflector optics section 36 centrally on the longitudinal axis X and thereby contributing as little as possible to shading.
  • Other exemplary embodiments provide alternative mounts for the second reflector optics section 36, for example thin wires or a mount starting from the side of the support element 50, but these may always lead to unwanted shading.
  • the reflector optics section 36 can be placed with great advantage on the longitudinal axis X from the reflector body 30 beyond the plane defined by its end face 33a (intersection point with the longitudinal axis X), where the light reflected from the first reflective surfaces 35a-35e over this Area is distributed relatively homogeneously.
  • the second reflector optics section 36 has a plurality of second reflective surfaces 37a-37e, which are in spatial light-receiving relationship with the plurality of first reflective surfaces 35a-35e.
  • the second reflector optics section 36 including the second reflective surfaces 37a - 37e, is set up rotationally symmetrically about the longitudinal axis X.
  • the second reflective surfaces 37a-37e are annular around the longitudinal axis X and have a conical or the above-mentioned skirt-like shape.
  • Each of the second reflective surfaces 37a-37e is in the shape of a truncated cone, and are arranged along the second reflector optic portion 36 in a sequential manner on the stylus 360.
  • the second reflective surfaces 37a - 37e each taper in the direction of the first reflector optics section 32 and are strung together along the longitudinal axis X.
  • a step or undercut 39b-39e is provided between two adjacent second reflective surfaces 37a-37e contributes radiation originating from the first reflector optics section 32, but according to an alternative embodiment it can be used for direct reflection of the light incident from the light sources 70 not directly parallel to the longitudinal axis X but rather obliquely. At least the scattered light from these undercuts can be used to emit the lamp outside the horizontal plane, i.e. to expand the beam.
  • the second reflective surfaces 37a-37e each also enclose an angle of inclination Q with the longitudinal axis X.
  • 11B shows schematically in Magnification of how the angle q is determined. It should be noted that Fig.
  • the inclination angle also decreases with the second reflective surfaces 37a-37e with increasing distance from the first reflector optics section (32) along the longitudinal axis (X).
  • X longitudinal axis
  • the innermost first reflective surface 35e is associated with the most distally positioned second surface 37e.
  • the difference between the angles of inclination Qs and qio is 45 degrees - just as much as required for a double reflection with subsequent horizontal radiation from the transparent housing 40.
  • the next-innermost first reflective surface 35d is also assigned to the next distal second reflective surface 37d (see FIG. 8).
  • the difference between the angles of inclination 4 and qq is exactly 45 degrees.
  • angles of inclination qi to 6 or 6 to qio could also simply be kept constant with one another, so that the difference of 45 degrees is retained here as well.
  • the inclination angle variation at least for the first reflective surfaces, has the advantage that the spatial distance between the outermost first reflective surface 35a and the most proximal second reflective surface 37a does not become too great, so that a sufficiently intense reflection also to the front end of the Pin 360 is ensured, that is, it emits light as homogeneously as possible over the length of the second reflector optics section 36.
  • the pin 360 also has a free end 38a (a tip) which faces the support element 50 or the semiconductor light sources 70 when the reflector-optical system 300 is installed in the lamp.
  • a third reflective surface 38 is provided adjacent to the free end 38a.
  • the third reflective surface 38 lies directly opposite a central region CLS of the support element 50, in which - as can be seen in FIG. 15 - a subgroup of four LED chips 72a-72d is arranged.
  • the third reflective surface 38 reflects its emitted light immediately and directly in the horizontal direction through the translucent housing 40 in a 360 degree circle without shadowing, but also with a satisfactory angle of radiation in the plane enclosing the longitudinal axis X.
  • the diameter s3 of the system 300 or the reflector body is, for example, 13 mm or 13.5 mm, its length q including the pin 360 is 11.5 mm.
  • the diameter s3 should preferably not be more than 15 mm, which means that it complies with ECE regulation 37 for H7 and H11 types.
  • the length p of the second reflector optics section 36 is 4.5 mm in the exemplary embodiment and should preferably be between approximately 4.0 mm and approximately 5.9 mm, and the total length of the pin including the foot section 36a is 6.5 mm here in the example.
  • the maximum diameter s4 of the pin 360 or of the second reflector optics section 36 is 1.5 mm in the example, but in any case it should preferably have a nominal diameter s4 of not more than 5 mm, more preferably not more than 2.5 mm.
  • the semiconductor headlight lamp 10 can be suitable as a retrofit lamp for the front headlight applications described above. In other words, it can replace halogen lamps of the type H7, H8, H9, H11 or H16 in vehicle headlights, with the corresponding types of base 20 being set up in FIGS. 1 to 6.
  • driver circuit 55 and the semiconductor light sources 70 together with the reflector optics 39 are designed in such a way that, when they are supplied with power, they cause the semiconductor lamp 10 to emit through the transparent housing 40:
  • the special requirements are that in the narrow space of the lamp 10 defined by the envelope, a comparatively high power consumption occurs and the emitted light is radiated as loss-free as possible, ie without absorption within the lamp, while the heat generated is radiated by suitable reflector optics 39 is efficiently discharged without affecting the electrical components or the material.
  • the lamps according to the exemplary embodiments maintain the distance of the tip of the second reflector optics 36 from the respectively defined reference plane (RP) of 25 mm.
  • the tolerance values b1 of 0.25 mm are also adhered to (or 0.2 mm for H7 and H11 at 12 volts nominal voltage).
  • the reference plane RP is defined, for example, by the distally oriented end face of the radial mounting tabs 23a, 23b and 24.
  • the specifications regarding the reference plane for the respective lamp type (H7, H8, H9, H11 or H16) can be made by the respective Figure 1 in Appendix 36: ECE Regulation No. 37 (rev. 7) from July 3, 2012 (correspondingly on pages 35, 39, 43, 50 and 70).
  • the length of the second reflector optics 36 can also be within the tolerance limits (values c1 (maximum length) and c2 (minimum length) in the tables:
  • the corresponding length p in FIG. 9 is namely 4.5 mm.
  • the structure of the reflector optics in particular and the lamp body in general result in a lamp structure in accordance with ECE standards.
  • FIG. 13 shows the radiation characteristics of a semiconductor headlight lamp 10 of an exemplary embodiment.
  • the plane of the drawing contains the longitudinal axis X and any axis Y which is perpendicular to it and which lies in or parallel to the reference plane RP.
  • the lamp 10 is shown schematically in the center.
  • the plane of the drawing in FIG. 13 is the same as that in FIG. 4.
  • the distal direction is positioned at 180 degrees (the upward direction in FIG Vehicle when the lamp is installed in its headlight reflector 200.
  • the rings around the center point indicate the light intensity in the respective direction.
  • the narrow polygon with solid lines shows the result of a simulation for the semiconductor headlight lamp 10 designed according to the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 6, the reflector optics 39 of FIGS Figures 14 and 15 was used.
  • the emission angle in the essentially horizontal direction (90 degrees) is approximately 10 degrees.
  • the angle of radiation (g) is calculated here on the basis of the light emitted at a light intensity that is at least half of the maximum Luminous intensity in the plane corresponds. This is illustrated using the example of the radiation characteristic drawn in by dashed lines: the point M denotes the maximum light intensity, the points H the angle at which the light intensity is only half of the maximum value.
  • the radiation angle (g) is shown schematically here, it is 65 to 70 degrees here.
  • an extension of the radiation angle (g) to at least 40 degrees, at least 50 degrees or even at least 60 degrees can be achieved, which is indicated in FIG. 13 by the radiation characteristic drawn in dashed lines.
  • This can be achieved in particular in that, for example, unlike in the embodiment shown in FIG To reflect light further forward onto the pin 360), but the second reflecting surfaces can then have angles of inclination 6 to qio the other way around than described above, which can certainly also increase with increasing distance from the first reflector optics section 32.
  • light from second reflective surfaces e.g.
  • second reflective surfaces e.g. 37d, 37e
  • first reflector optics section 32 or near the foot section 16a of the pin 36 can then reflect light in an angular range of up to 50 or 60 degrees (see FIG. 13).
  • angles of inclination of the first reflective surfaces (35a - 35e) preferably decrease with increasing distance from the longitudinal axis X in order to obtain optimal (maximum) radiation in the horizontal direction (and thus the lowest possible light losses in the lamp)
  • the course of the angle of inclination of the second reflective surfaces (37a-37e) can be selected as a function of the distance from the first reflector optical section 32 as a function of a desired beam expansion, and accordingly increase, be constant or decrease.
  • the radiation characteristic of the light emitted through the transparent housing 40 is advantageously approximately rotationally symmetrical about the longitudinal axis (X), i.e. essentially free of shadowing.
  • the support element 50 shown in FIGS. 14 and 15 can preferably be a printed circuit board with high thermal conductivity, preferably with a base material with a thermal conductivity of not less than 7 W / (m K). It has, for example, a thickness of 1mm.
  • a right-angled arrangement of LED chips 72 is placed on the support element 50, with 16 blue LED chips 72 (wavelength: 455 nm) being connected in series in 4 parallel strings (each with 4 LED chips) in the specific example.
  • a phosphor-ceramic converter is bonded to the LED chips 72 and converts the blue light into the ECE-compliant white with a correlated color temperature (CCT) of 5000 to 6000 K.
  • CCT correlated color temperature
  • the type of circuit board and the number and connection of the LED chips 72 can be any, as long as the luminous flux provided by them is maintained. Consequently, more or fewer LEDs can also be provided, or LEDs with other correlated color temperatures and also mixtures of LEDs of different types which, for example, when taken together result in a white field.
  • silicone collimator lenses 71 are injected individually onto the LED chips 72, which reduce the beam angle of the LED chips 72 from typically 60 degrees to 10-20 degrees, i.e. a certain focusing of the bring about the light emitted by the semiconductor light sources 70 in the direction of the reflector optics 39, so that the light falls essentially parallel to the longitudinal axis X on the first reflector optics section 32.
  • a light yield of the light emitted through the transparent housing 40 calculated on the consumption of electrical power supplied to the driver circuit 55, can be at least 100 lumens per watt, preferably 120 lumens per watt, in the semiconductor headlight lamp 10 preferably 150 lumens per watt.
  • the transparent housing 40 is shown in FIGS. 16 and 17.
  • it is a cylindrical envelope made of hard glass, which essentially serves as protection against dirt and dust in the inner chip and mirror space.
  • it has a length u of 9.5 mm and a wall thickness v of 0.6 mm, and a diameter s5 of 13 mm.
  • the glass is preferably a UV-attenuating glass or a UV-attenuating hard glass, in particular an aluminum silicate glass.
  • a non-limiting example of an easy-to-use toughened glass is Schott 8253.
  • the light-permeable housing 40 can preferably, in particular, be a UV-attenuating material with a UV permeability of not more than 90% per 1 mm at a wavelength of 380 nm, of not more than 50% per 1 mm at a wavelength of 315 nm, and of not more than 5% per 1 mm at a wavelength of 250 nm.
  • Schott 8253 fulfills such conditions.
  • the second reflector optics section 32 is aligned with the transparent housing 40 (in register with). It is positioned within the light-permeable housing 40 and the second reflective surfaces 37a-37e each face the light-permeable housing 40, albeit at an angle.
  • Ee (A) measured in W / nm is the spectral distribution of the luminous flux
  • V (A) is a dimensionless spectral light output
  • km is given as a value of 683 Im / W and denotes the photometric radiation equivalent
  • A measured in nm, is the wavelength, the factor k1 being determined using wavelength intervals of five nanometers.
  • the factor k1 is preferably ⁇ 2 10 5 W / Im.
  • a factor k2 which essentially reflects a relative amount of a UV-B radiation output in relation to a luminous flux of visible light which is emitted through the transparent housing (40) and which is determined by
  • Ee (l) measured in W / nm is the spectral distribution of the luminous flux
  • V (l) is a dimensionless spectral light output
  • km is given as a value of 683 Im / W and denotes the photometric radiation equivalent
  • l measured in nm is the wavelength, where the factor k2 is determined using wavelength intervals of five nanometers.
  • the factor k2 is preferably ⁇ 2 10 7 W / Im. This ensures that the plastic components of the headlight reflector, etc. surrounding the lamp 10 are not attacked by the UV radiation.
  • the heat sink section 60 is shown in detail. It is essentially a heat sink made of a material with high thermal conductivity of preferably 200 W / (m K) or more, for example aluminum, or more preferably 300 W / (m K), for example copper with, for example, 340 W / (m K) ) or a copper alloy.
  • the heat sink section 60 comprises a distal base section 62 and a proximal base section 63, which differ in their diameter but otherwise both have an essentially identical cylindrical structure, which is each characterized by a number of annular, circumferential and mutually parallel cooling fins 62a-62d or 63a - 63c.
  • the diameter s1 of the proximal base section 63 with the cooling ribs 63a-63c is 19.8 mm and the diameter s2 of the distal base section 62 with the cooling ribs 63a-63c is 14.5 mm.
  • a distal end face 65 is configured in such a way that it can receive the support element 5 with its rear side.
  • a maximum contact area allows heat to be removed efficiently from the LED chips 72.
  • bores 67a, 67b for receiving the power supply lines 57a, 57b for the driver circuit 55 and semiconductor light sources 70 are provided, which are shown in FIG. These have contact sections 58a, 58b which are formed in corresponding contact mounting holes 54a, 54b in the support element 50 (FIG. 15). The power feeds contact the circuit board at the plus and minus connections.
  • the power supply lines 57a, 57b can also be formed from copper and have a tin-plated surface coating which is used for improved solderability and weldability.
  • their diameter can be 0.6 to 0.7 mm and their length 35 mm. The dimensions can be adapted to the special requirements. However, they contribute to heat conduction by transferring the heat from the circuit board to the socket contact 26a,
  • a mounting section 64 is provided which is configured to be received and fastened in a receiving space 27 of the base 20 (see FIG. 24).
  • corresponding bores 67a, 67b are also located in the proximal end face 66, through which the power supply lines 57a, 57b are passed.
  • the ring-shaped circumferential cooling ribs 62a-62b are formed on a hollow cylindrical section 620 which, as indicated in FIG. that is to say, the attachment section 61 with the distal end face 65 on which the support element 50 on which is attached.
  • the inside diameter of this hole can be 9 mm.
  • the bore 621 allows a particularly effective undercooling of the distal end face 61 in combination with the slots formed by a heat transfer opening 631 between the cooling ribs 63a-63c. This is provided in the proximal base section 63 and is delimited by lateral walls 631.
  • the heat transfer opening 631 enables air to flow through the interior of the heat sink section 60 and a cooling of the bore 621.
  • This structure enables a particularly effective heat transport from the support element and the semiconductor light sources 70 in the direction of the base 20 to dissipate the heat to the external environment and adjacent components enables.
  • Heat sink section 60 without mounting section 64 is 20.5 mm in this exemplary embodiment and is therefore comparatively long.
  • the base 20 is shown in perspective in FIG. In addition to the contact lugs 25a, 25b and an insulating base part 21, it has, for the special lamp of the H7 type with a PX26d base type, an annular flange section 22 with radial mounting tabs 23a, 23b and 24 arranged thereon, which are equipped with a lamp receiving,
  • the reflector base of a reflector 200 mounted on the vehicle can be coupled.
  • Translucent housing 40 distal end (housing) 41 proximal end (housing) 42
  • PCB printed circuit board
  • Distal base section 62 Distal base section 62

Landscapes

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Abstract

Ein reflektoroptisches System (300) für eine Kraftfahrzeug-Scheinwerferlampe wird bereitgestellt, das einen um eine Längsachse (X) symmetrischen Reflektorkörper (30) aufweist, der einen ersten Reflektoroptikabschnitt (32) mit einer im Wesentlichen konkaven Form besitzt. Ferner weist das System zweiten Reflektoroptikabschnitt (36) entlang der Längsachse auf. Der erste Reflektoroptikabschnitt (32) ist dem zweiten Reflektoroptikabschnitt (36) zugewandt und beide besitzen jeweils eine Vielzahl von ersten bzw. zweiten reflektierenden Oberflächen (35a-35e; 37a-37e). Die zweiten reflektierenden Oberflächen stehen in direkter räumlicher Lichtempfangbeziehung zu den ersten reflektierenden Oberflächen. Die Zuordnung der reflektierenden Oberflächen bewirkt, dass ein auf die Reflektoroptik (39) ausgestrahltes Licht homogen verteilt auf den zweiten Reflektoroptikabschnitt (36) einfällt. Dadurch werden dort Wärmespitzen reduziert. Die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a-37e) ermöglichen eine hohe Reflektivität, eine homogene Verteilung der Lichtemission, eine Kostenreduktion bei der Herstellung, und eine ECE-konformen Aufbau der entsprechenden Lampe mit der Möglichkeit zum Einsatz in Retrofit-Scheinwerfer-lampen.

Description

REFLEKTOROPTIK FÜR EINE FAHRZEUG-RETROFIT-SCHEINWERFERLAMPE
BESCHREIBUNG
Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der nationalen deutschen Patentanmeldung Nr. 102020203733.7 in Anspruch, die am 23. März 2020 angemeldet wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin vollumfänglich und für alle Zwecke durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen allgemein Halbleiter- Scheinwerferlampen für Kraftfahrzeuge oder auch reflektoroptische Systeme für solche Lampen, mit welchen das z.B. von Halbleiterlichtquellen in den Lampen emittierte Licht in geeigneterWeise in den die Lampen umgebenden Raum abgestrahlt werden kann. Weitere Aspekte können sich auf Retrofit-Lampen beziehen, die zum Ersatz konventioneller Halogenlampen in Fahrzeugscheinwerfern bestimmt sind.
Hintergrund
Retrofit-Lampen mit Halbleiterlichtquellen erfreuen sich großer Beliebtheit besonders auch im Bereich des Ersatzes von Leuchtmitteln in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, da mit ihnen preiswerte Alternativen, größere Flexibilität im Hinblick z.B. auf die darstellbaren Farbtemperaturen, Dauerhaftigkeit und vor allem Energieeinsparung, etc. verbunden sind, als z.B. mit konventionellen Halogenlampen. Retrofit-Ersatzlampen besitzen dabei beispielsweise regelmäßig den gleichen Sockeltyp etc. wie derjenige der Halogenlampe, die durch sie zu ersetzen bestimmt ist, so dass für den konkreten Scheinwerferaufbau keine weiteren Anpassungen vorzunehmen sind. Allerdings liegen in photometrischer Hinsicht bestimmte Anforderungen dahingehend vor, in welcher Weise beispielsweise der vor einem Fahrzeug liegende Raumwinkelbereich durch Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht etc. ausgeleuchtet werden darf (raumwinkelbezogene Abstrahlungscharakteristik). Für konventionelle Halogenlampen kommt es daher besonders auf das Design des die Lampe aufnehmenden Reflektors sowie die Positionierung und Ausgestaltung der Lampe in dem Reflektor an.
Es ist daher wünschenswert, zumindest den verschiedenen Herstellern für bestimmte Lampentypen, die in den entsprechenden Schweinwerfern zu verbauen sind, einheitliche technische Vorgaben anzubieten, so dass für innerhalb der Vorgaben liegende Lampen im konkreten Scheinwerfer das erforderliche Profil der Raumausleuchtung erhalten wird.
Dazu wurden z.B. von internationalen Organisationen wie etwa der der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (United Nations Economic Commission for Europe, UNECE oder UN/ECE) z.B. im Hinblick auf " Glühlampen zur Verwendung in genehmigten Scheinwerfern und Leuchten von Kraftfahrzeugen und ihren Anhängern " Regelungen geschaffen, hier z.B. die entsprechende ECE-Anhang 36: Regelung Nr. 37 (rev. 7) bzw. englisch Addendum 36: Regulation No. 37 (rev. 7) zum zugrundeliegenden Genfer Übereinkommen vom 20. März 1958, die unter anderem technische Vorschriften, Prüfverfahren, Bedingungen für die Typgenehmigung, ECE-Genehmigungszeichen und Bedingungen für die Gewährleistung der Übereinstimmung der Produktion für Glüh- bzw. Halogenlampen beinhalten, siehe ECE-Anhang 36: Regelung Nr. 37 (rev. 7), Seiten 35-46, 50-53 und 70-73. Die Regelungen sind Empfehlungen, die von den jeweiligen Vertragsstaaten in ihr nationales Recht integriert werden können. Z.B. sind dort auch genaue Bereichsangaben und Toleranzen für die Wendelpositionierung innerhalb der jeweiligen Lampe, oder bestimmte zu erreichende Lichtströme vorgegeben.
Insbesondere für Abblend- oder Fernlichtanwendungen ergeben sich im Fall von Halbleiterlichtquellen allerdings bis heute immer noch Hürden. Zum Einen beruhen diese darauf, dass Leuchtstoff-konvertierende Halbleiterlichtquellen im Wesentlichen lambertsch in einen Halbraum abstrahlen, so dass die Positionierung entsprechender Leiterplatten als Trageelemente für die Lichtquellen in der Lampe Symmetrieprobleme hinsichtlich der resultierenden Abstrahlungscharakteristiken mit sich bringen kann, da der umgebende Reflektor nicht gleichmäßig bestrahlt werden könnte. Im einfachsten Fall strahlen Lichtquellen von beiden Seiten einer in das lichtdurchlässige Gehäuse platzierten Leiterplatte in jeweilige Halbräume. Entsprechende Anordnungen und Geometrien der Tragelemente erschweren zudem auch die Erfüllung der ECE- Normen, da die feine Positionierung der Glühwendel (Filament) der konventionellen Halogenlampe als Lichtemissionsgebiet auch von den auf Halbleiterlichtquellen basierenden Lampen getroffen werden sollte. Zum anderen können daher auch Probleme des Wärmemanagements oder der daraus resultierenden Materialermüdung ungelöst bleiben, wenn eine hinreichend große Anzahl von Lichtquellen dicht positioniert wird, um die erforderlichen Lichtströme zu erhalten.
Auf Halbleiterlichtquellen basierende Lampen unter anderem für den Einsatz in Kraftfahrzeugen sind unter anderem in US 7,110,656 B2, US 8,807,808 B2,
US 10, 119,676 B2, US 10,253,941 B2, US 10,415,762 B2 oder US 2010/0213809 A1 beschrieben. Weitere Beispiele für Retrofit-Lampen sind in US 10,436,408 B2 oder CN 207438161 U beschrieben. Ferner ist auch eine auf Halbleiterlichtquellen basierende Retrofit-Lampe in US 9,677,753 B2 beschrieben. Nach Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Anmeldung gibt es derzeit keine kommerziell erhältliche LED-Retrofitlampe und auch keine der in der Fachliteratur oder in der Patentliteratur gemäß dem Stand der Technik vorgestellte Lampe, die den genormten Vorgaben für die Leistungsfähigkeit von Fahrzeugscheinwerfer-Abblendlicht oder -Fernlicht wie jenen in der ECE-Anhang 36: Regelung Nr. 37 entsprechen könnten oder eine solche Übereinstimmung zumindest nahelegen könnten.
In DE 102008056049 A1 ist eine LEDs umfassende Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge offenbart, die ein von den LEDs n Längsrichtung ausgesandtes Licht in einem relativ großen Abstrahlwinkel radial ablenkt. Zu diesem Zweck ist eine Vorsatzoptik vorgesehen, die eine Reflexionsfläche aufweist und in Kombination mit einer Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik eine Lichtabstrahlung erzeugt, die, wenn man die Strahlen zurück verfolgt, eine Brennpunktwolke an der Stelle erzeugt, die der Position einer konventionellen Glühwendel entspricht. Die Kombination aus der Reflexionsfläche und der Austrittsfläche der Vorsatzoptik ist derart konzipiert, dass ein Hauptreflektor des betreffenden Scheinwerfers in seinem gesamten wirkenden Raumwinkelbereich vollständig ausgeleuchtet wird.
In DE 102016204 181 A1 beziehungsweise US 2017/268740 A1 ist ebenfalls eine Retrofit-Lampe für Fahrzeugscheinwerfer mit zwei als LED-Chips ausgebildeten Halbleiterlichtquellen, einer Lichtauskoppeloptik und einem Lichtleiter beschrieben, der Licht von den Halbleiterlichtquellen zu den Lichtauskoppeloptiken leitet. Die Lichtauskoppeloptik ist lichtreflektierend ausgebildet und kann erste, zweite und dritte kegelförmige bzw. kegelstumpfförmige Abschnitte z.B. aus Aluminium besitzen, wobei ersterer vom Material des Lichtleiters umschlossen sein kann. Die Lichtauskoppeloptik ist ausgehend vom distalen Ende in Richtung der Halbleiterlichtquellen durchgehend verjüngt ausgebildet. Die Retrofit-Lampe ersetzt Hochdruckentladungslampen z.B. der ECE-Kategorie D5S.
In DE 102018216 187 A1 ist eine Retrofit-Lampe mit einem Lampengefäß offenbart. In dem Lampengefäß sind eine Halbleiterlichtquelle, ein stabförmiges, parallel und seitlich zur Längsachse des Lampengefäßes versetztes
Lichtwellenlängenkonversionselement, sowie eine Reflexionsfläche angeordnet. Die Reflexionsfläche kann das Licht von der Halbleiterlichtquelle auf das stabförmige Lichtwellenlängenkonversionselement reflektieren. Das stabförmige Lichtwellenlängenkonversionselement emittiert das von der Reflexionsfläche reflektierte und von ihm wellenlängenkonvertierte Licht, so dass es eine ähnliche Lichtverteilung erzeugen kann wie eine Halogenglühlampe, deren Glühwendel parallel zur Längsachse des Lampengefäßes ausgerichtet ist, und dient gleichzeitig als Halterung für einen die Reflexionsfläche aufweisenden Reflektor. Die Retrofit-Lampe kann als Ersatz für eine Halogenglühlampe der ECE-Kategorie H7, H8, H9, H11 oder H16 dienen.
In US 2017/356616 A1 beziehungsweise US 10, 119,676 B2 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben, die eine LED als Lichtstrahlungsquelle, einen lichtdurchlässigen Körper mit einem der LED gegenüberliegenden Kollimator und einem sich verjüngenden Abschnitt aufweist, der die vom Kollimator aufgenommene Lichtstrahlung auf ein distalen Abschnitt richtet. Dort ist ein Ausgangsspiegel mit einem Schaftabschnitt und einem Kopfabschnitt eingerichtet, der als Emissionsfilament wirkt. Der Ausgangsspiegel reflektiert die Lichtstrahlung radial von der Längsachse weg sowie auch in proximaler Richtung zu der Lichtstrahlungsquelle hin. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung soll die Lichtemissionseigenschaften beispielsweise einer H11 -Lampe reproduzieren können.
Darstellung verschiedener Aspekte
Um nun einen Ausweg aus den beschriebenen Problemen anzubieten, wird nachfolgend angeführten Aspekten und Ausführungsbeispielen zufolge beispielsweise eine Verbesserung durch einen einfachen Aufbau, eine Erhöhung des Lichtstroms und/oder eine Optimierung des Wärmemanagements angestrebt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Halbleiter-Scheinwerferlampe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die einen Lampenkörper aufweist, der sich in einer Längsrichtung erstreckt. Der Lampenkörper besitzt einen hinteren Basisabschnitt und einen vorderen Abschnitt, in welchem primär die Lichtemission stattfindet. Ferner besitzt der Lampenkörper ein z.B. als PCB (printed Circuit board) bzw. Leiterplatte ausgeführtes Tragelement sowie ein lichtdurchlässiges Gehäuse. Eine Vielzahl von auf dem Tragelement am hinteren Basisabschnitt angeordneten Halbleiterlichtquellen werden im Fall der Leistungsversorgung von einem Treiberschaltkreis betrieben.
Der Lampenkörper weist zudem eine Reflektoroptik auf, die an dem vorderen Abschnitt angeordnet ist. Die Halbleiterlichtquellen sind dazu eingerichtet, Licht in Richtung zu der Reflektoroptik zu emittieren, wobei die Reflektoroptik einen ersten Reflektoroptikabschnitt und einen zweiten Reflektoroptikabschnitt umfasst. Der erste Reflektoroptikabschnitt ist so beschaffen, dass er das von den Halbleiterlichtquellen emittierte Licht empfangen und in Richtung auf den zweiten Reflektoroptikabschnitt zu emittieren kann. Der zweite Reflektoroptikabschnitt ist wiederum so konfiguriert, dass er das von dem ersten Reflektoroptikabschnitt reflektierte Licht reflektieren oder empfangen und dann durch das lichtdurchlässige Gehäuse emittieren kann. Jede einer Vielzahl von auf dem ersten Reflektoroptikabschnitt angeordneten ersten reflektierenden Oberflächen kann sich in einem ringförmigen Gebiet um die Längsachse herum erstrecken, die sich durch den Lampenkörper von den Halbleiterlichtquellen in Richtung auf den ersten Reflektoroptikabschnitt erstreckt.
Ein solcher Aufbau ermöglicht es, das Tragelement und die Lichtquellen am hinteren Basisabschnitt zu positionieren und das emittierte Licht anhand der ringförmig angelegten ersten reflektierenden Oberflächen auf den zweiten Reflektoroptikabschnitt gegebenenfalls auch fokussierend zu reflektieren, der dadurch ähnlich wie ein Wendelkörper bzw. Filament bei konventionellen Halogenlampen in einem begrenzten Raumbereich entlang der Längsachse positioniert sein kann und dadurch kaum abschattet. Mit der Positionierung der Halbleiterlichtquellen am hinteren Basisabschnitt gelingt dort eine verbesserte Abführung von Wärme.
Durch die Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen kann eine möglichst homogene Bestrahlung der Fläche bzw. der Flächen des zweiten Reflektoroptikabschnitts besser kontrolliert und der Aufwand bei der Herstellung der Reflektoroptik in Grenzen gehalten werden. Beispielsweise kann jede der ersten reflektierenden Oberflächen so konfiguriert sein, dass sie einen bestimmten Teilabschnitt des zweiten Reflektoroptikabschnitts mittels Reflexion bestrahlt, so dass die Verteilung der Lichtbeiträge über den zweiten Reflektoroptikabschnitt hinweg im Design akkurat einstellbar sind. Gleichzeitig sind die für die ersten reflektierenden Oberflächen erforderlichen Geometrien in der Produktion einfach und genau herstellbar. Des Weiteren werden durch diesen Aufbau Emissionsverluste durch Absorption von Licht innerhalb der Lampe vermieden.
Gemäß einem anderen Aspekt ist ein reflektoroptisches System für eine Kraftfahrzeug-Scheinwerferlampe bereitgestellt. Dieses weist einen mit Rotationssymmetrie um eine Längsachse versehenen Reflektorkörper auf, der einen ersten Reflektoroptikabschnitt mit einer im Wesentlichen konkaven Form besitzt. Ferner weist das System einen sich entlang der Längsachse erstreckenden zweiten Reflektoroptikabschnitt auf, wobei der erste Reflektoroptikabschnitt dem zweiten Reflektoroptikabschnitt zugewandt ist. Darüber hinaus umfasst der erste Reflektoroptikabschnitt eine Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen und der zweite Reflektoroptikabschnitt umfasst eine Vielzahl von zweiten reflektierenden Oberflächen. Die zweiten reflektierenden Oberflächen stehen in räumlicher Lichtempfangbeziehung zu den ersten reflektierenden Oberflächen. Zum Beispiel kann im Hinblick auf ein auf die ersten reflektierenden Oberflächen aus einer bestimmten Richtung einfallendes Licht so von diesen reflektiert werden, dass das reflektierte Licht genau oder zumindest zu einem für den Zweck maßgeblichen Anteil auf die zweiten reflektierenden Oberflächen fällt, und von diesen wieder reflektiert oder emittiert wird. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann die räumliche Lichtempfangbeziehung auch zwischen jeweils einer der ersten reflektierenden Oberflächen und der zweiten reflektierenden Oberflächen bestehen, muss sie aber nicht.
Durch diesen Aufbau werden die gleichen oder ähnlichen Vorteile erzielt wie oben beschrieben. Die Zuordnung der reflektierenden Oberflächen stellt sicher, dass ein auf die Reflektoroptik ausgestrahltes Licht homogen verteilt auf den zweiten Reflektoroptikabschnitt einfällt. Dadurch werden dort nicht zu vermeidende Wärmespitzen zumindest reduziert, während die Wärmeabführung verbessert wird.
Die zweiten reflektierenden Oberflächen ermöglichen eine hohe Reflektivität, eine homogene Verteilung der lokalen Lichtemission bzw. Lichtreflektion über den zweiten Reflektoroptikabschnitt hinweg, und erlauben eine Kostenreduktion bei der Herstellung, wenn eine einfache Geometrie eingesetzt wird.
Zudem ermöglicht dieser Aufbau gerade im Hinblick auf die Vielzahl zweiter reflektierender Oberflächen im zweiten Reflektoroptikabschnitt eine Struktur und einen Lampenaufbau, der funktional demjenigen konventioneller Halogen-Scheinwerfer lampen entsprechen kann, denn der zweite Reflektoroptikabschnitt kann eine Position und eine Dimension (Länge und/oder Durchmesser) annehmen, wie sie für Wendelkörper in den einschlägigen Normen, z.B. ECE-Anhang 36: Regulierung Nr. 37 (rev. 7) vom 3. Juli 2012 vorgesehen sind, siehe dort. z.B. die Seiten 38, 42, 46, 53,
73. Das macht es möglich, mit besonderem Vorteil diese Reflektoroptik gegebenenfalls auch in Halbleiter-Retrofit-Scheinwerferlampen einzusetzen. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Halbleiter-Scheinwerferlampe für ein Kraftfahrzeug einen Lampenkörper, der sich in einer Längsrichtung erstreckt. Der Lampenkörper besitzt einen hinteren Basisabschnitt und einen vorderen Abschnitt, in welchem primär die Lichtemission stattfindet. Ferner besitzt der Lampenkörper ein Tragelement und lichtdurchlässiges Gehäuse. Eine Vielzahl von auf dem Tragelement am hinteren Basisabschnitt angeordneten Halbleiterlichtquellen werden im Fall der Versorgung mit elektrischer Leistung von einem Treiberschaltkreis betrieben. Die Halbleiterlichtquellen veranlassen die Halbleiterlampe dann im Betrieb dazu, Licht durch das lichtdurchlässige Gehäuse zu emittieren.
Die in Lichtabstrahlung umgesetzte Leistung bewirkt dabei:
(a) einen Lichtstrom von wenigstens 1500 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, oder von wenigstens 1750 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 28 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihren Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 35 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H7-Typ hinausreicht; oder
(b) einen Lichtstrom von wenigstens 1350 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, oder von wenigstens 1600 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 28 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihrem Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 50 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H11-Typ hinausreicht.
Diesem Aspekt zufolge wird also eine Halbleiter-Scheinwerferlampe vorgeschlagen, die zumindest einigen der für Halogen-Scheinwerferlampen zugrundeliegenden ECE- Normvorgaben genügen kann, und dabei insbesondere eine solche, die entsprechend hohe Werte für den Lichtstrom bereitstellt, so dass die Halbleiter-Scheinwerferlampe sogar auch als Retrofit-Lampe z.B. zur Erzeugung von Fernlicht, Abblendlicht, Tagfahrlicht oder Nebellicht einsetzbar wird. Trotzdem hält sie die Vorgaben der Außenbemaßung gemäß ECE-Normvorgaben ein, d.h., die Außenabmessungen liegen räumlich auf oder innerhalb der Einhüllenden. Die Testspannung von13,2 Volt kann für Lampen mit einer Nennspannung von 12 Volt eingesetzt werden, die Testspannung von 28 Volt für Lampen mit einer Nennspannung von 24 Volt. Dabei ist anzumerken, dass, während der Aspekt Bezug nimmt auf Scheinwerferlampen von H7- oder H11 -Typ, dieser Aspekt nicht auf bestimmte Sockeltypen begrenzt ist, sondern ohne Beschränkung der Allgemeinheit beispielsweise auch Lampen vom H8-, H9- oder H16-Typ inkludiert sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der diversen Aspekte ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer Halbleiter-Scheinwerferlampe vom H7-Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Halbleiter-Scheinwerferlampe aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Halbleiter-Scheinwerferlampe aus Fig. 1, die gegenüber der Ansicht in Fig. 2 um 90 Grad um ihre Längsachse gedreht ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Halbleiter-Scheinwerferlampe ähnlich Fig. 2, aber mit Darstellung von Längen und Durchmessern einzelner Abschnitte der Lampe;
Fig. 5 eine Draufsicht von oben auf die Halbleiter-Scheinwerferlampe aus Fig. 1 ;
Fig. 6 eine Draufsicht von unten auf die Halbleiter-Scheinwerferlampe aus Fig. 1 ; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Reflektoroptik der Halbleiter- Scheinwerferlampe aus Fig. 1;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Reflektoroptik aus Fig. 7 mit darin angedeutetem Strahlgang des von Halbleiterquellen emittierten Lichts;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Reflektoroptik aus Fig. 7 mit Darstellung von Längen und Durchmessern einzelner Abschnitte der Reflektoroptik;
Fig. 10A eine schematische Querschnittsansicht der Reflektoroptik aus Fig. 7 mit einer Darstellung der Neigungswinkel erster reflektierender Flächen am Reflektorkörper gegenüber der Längsachse X;
Fig. 10B einen sehr schematischen, vergrößerten, aber nicht maßstabsgetreuen Ausschnitt aus Fig. 10A mit Verdeutlichung des dort dargestellten Neigungswinkels;
Fig. 11 A eine schematische Querschnittsansicht der Reflektoroptik aus Fig. 7 mit einer Darstellung der Neigungswinkel zweiter reflektierender Flächen am Stift gegenüber der Längsachse X;
Fig. 11 B einen sehr schematischen, vergrößerten, aber nicht maßstabsgetreuen Ausschnitt aus Fig. 11 A mit Verdeutlichung des dort dargestellten Neigungswinkels;
Fig. 12 in perspektivischer Ansicht die Kombination aus Reflektoroptik und
Tragelement (Leiterplatte) mit darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen;
Fig. 13 ein Diagramm mit der Strahlungscharakteristik der Halbleiter- Scheinwerferlampe aus Fig. 1; Fig. 14 in perspektivischer Ansicht das Tragelement aus Fig. 12 mit darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen sowie den entsprechenden Stromzuführungen;
Fig. 15 in schräger Draufsicht das Tragelement (Leiterplatte) mit einer speziellen Anordnung der darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen;
Fig. 16 in perspektivischer Ansicht ein lichtdurchlässiges Gehäuse der Halbleiter- Scheinwerferlampe aus Fig. 1;
Fig. 17 eine Querschnittsansicht (oben) und eine Draufsicht (unten) des lichtdurchlässigen Gehäuses aus Fig. 16 mit Bemaßungen;
Fig. 18 in perspektivischer Ansicht einen Wärmesenkenabschnitt der Halbleiter- Scheinwerferlampe aus Fig. 1;
Fig. 19 eine Seitenansicht des Wärmesenkenabschnitts aus Fig. 18;
Fig. 20 eine Seitenansicht des Wärmesenkenabschnitts aus Fig. 18, der gegenüber der Ansicht in Fig. 19 um 90 Grad um ihre Längsachse gedreht ist;
Fig. 21 eine Seitenansicht des Wärmesenkenabschnitts aus Fig. 18 ähnlich Fig. 19, aber mit Darstellung von Längen und Durchmessern einzelner Abschnitte des Abschnitts;
Fig. 22 eine Draufsicht von oben auf den Wärmesenkenabschnitt aus Fig. 18;
Fig. 23 eine Draufsicht von unten auf den Wärmesenkenabschnitt aus Fig. 18;
Fig. 24 in perspektivischer Ansicht einen Sockel oder Montageabschnitt der Halbleiter-Scheinwerferlampe aus Fig. 1; Fig. 25 eine Kopie der Figur 2 der ECE Regelung 37 aus Anhang 36 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H7-Typ (Stand der Technik);
Fig. 26 eine Kopie der Figur 2 der ECE Regelung 37 aus Anhang 36 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H 11-Typ (Stand der Technik).
Bevorzugte Ausführungsform (en) der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Die Ausführungsbeispiele können auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden.
Die hier offenbarte Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 sowie auch das entsprechende reflektoroptische System 300 sind zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, rein elektrischem, Brennstoffzellen- oder Hybridantrieb, etc. und zwar insbesondere zum Einbau in einen Reflektorhohlraum für die Fahrzeugfront- Beleuchtung wie etwa einem Fahrzeughauptscheinwerfer oder einem Nebelscheinwerfer (nachfolgend gemeinsam als Fahrzeugscheinwerfer bezeichnet), die zum Beleuchten einer Straßenoberfläche verwendet werden. Der Typ des Kraftfahrzeugs kann ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein Personenkraftwagen wie etwa eine Limousine, eine Kombilimousine, ein Sports Utility Vehicle (SUV), ein Minivan, ein Pickup, ein Geländefahrzeug, ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder ein Freizeitfahrzeug wie etwa ein Schneemobil oder ein Motorrad, etc , sein. Alternativ sind in dieser Offenbarung vom Begriff "Kraftfahrzeug" auch Wasserfahrzeuge wie zum Beispiel Motorboote, Jet-Skis, oder Luftfahrzeuge wie etwa Flugzeuge oder Helikopter umfasst. I. Aufbau der Halbleiter-Scheinwerferlampe
Die Figuren 1 bis 6 zeigen ein Überblick über eine Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die hier dargestellte Halbleiter- Scheinwerferlampe 10 ist vom H7-Typ (wie er eigentlich für Halogenscheinwerfer festgelegt ist), der in den Figuren dargestellte grundsätzliche Aufbau ist gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch auf andere Typen übertragbar, beispielsweise auf Halbleiter-Scheinwerferlampen vom Typ H8, H9, H11 oder H16. In den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 6 ist entsprechend der Sockel 20 (PX26d für Typ H7) nur gestrichelt gezeichnet, um die Austauschbarkeit des Sockels für die Realisierung anderer Typen (z.B. PGJ19-1 für Type H8; PGJ19-5 für H9; PGJ19-2 für H11 oder PGJ 19-3 für H 16) bei ansonsten ähnlichem oder identischem Lampenaufbau hervorzuheben.
Die hier beschriebene Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 vom Typ H7 ist zum Beispiel für den Einsatz zur Erzeugung von Fernlicht oder Abblendlicht geeignet. Im Fall des Typs H8 ist die entsprechende Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 zum Beispiel für Nebelscheinwerfer geeignet. Im Fall des Typs H9 ist die entsprechende Halbleiter- Scheinwerferlampe 10 zum Beispiel zur Erzeugung von Fernlicht geeignet. Im Fall des Typs H11 ist die entsprechende Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 zum Beispiel zur Erzeugung von Nebel-, Fern- oder Abblendlicht geeignet. Im Fall des Typs H16 ist die entsprechende Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 schließlich zum Beispiel zur Erzeugung von Nebellicht geeignet. Alternative Applikationen sind aber ebenso denkbar.
Mit Bezug auf Figur 1 ist die Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 aus einer Reflektoroptik 300 (hierin auch als reflektoroptisches System bezeichnet) mit einem Reflektorkörper 30 und einem Stift 36, einem lichtdurchlässigen Gehäuse 40, einem als Leiterplatte ausgebildeten Tragelement 50 mit darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen 70, einem Wärmesenkenabschnitt 60 und dem Sockel oder Montageelement 20 aufgebaut. Diese Komponenten bilden zusammen einen Lampenkörper 1, der sich in einer Längsrichtung bzw. entlang einer Längsachse X erstreckt. Diese Längsachse X kann der in der eingangs erwähnten und nachfolgend beschriebenen ECE- Regulierung 37 festgelegten Referenzachse entsprechen. Wie in den Figuren 1 bis 6 zu sehen ist, ist die Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 im Großen und Ganzen von rotationssymmetrischer Form um die Längsachse X herum ausgebildet. Die Reflektoroptik mit dem Reflektorkörper 30 und dem Stift 360 sowie das lichtdurchlässige Gehäuse 40 bilden einen vorderen Abschnitt des Lampenkörpers 1. Der Wärmesenkenabschnitt 60 und der Sockel 20 bilden einen hinteren Basisabschnitt des Lampenkörpers 1. Das Tragelement 50 mit den darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen 70 ist an einem stirnseitigen Ende des Wärmesenkenabschnitts 60 angeordnet. Die Hauptflächen des Tragelements 50 liegen senkrecht zur Längsachse X. Die auf dem Tragelement 50 angeordneten Halbleiterlichtquellen 70 emittieren ihr Licht daher in einen entlang der Längsachse X gerichteten Raum.
Das distale Ende der Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 wird durch die kappenartig geformte Reflektoroptik 300 ausgebildet, die das lichtdurchlässige Gehäuse 40 in distaler Richtung abschließt. Wie nachfolgend näher zu erläutern ist, dient die Reflektoroptik 300 dazu, das von den Halbleiterlichtquellen 70 emittierte Licht so zu reflektieren, dass es im Wesentlichen in einer zur Längsachse X senkrechten Ebene mit maximaler Lichtstärke austritt, betrachtet in einer beliebigen die Längsachse X einschließenden Ebene jedoch einen zufriedenstellend breiten Abstrahlwinkel gewährleistet. Die Abstrahlung in allen Richtungen senkrecht zur Längsachse X ist dabei sehr homogen.
Das lichtdurchlässige Gehäuse 40 ist auch an dem stirnseitigen Ende des Wärmesenkenabschnitts 60 angebracht, sodass das Tragelement 50 mit den darauf geantworteten Halbleiterlichtquellen 70 innerhalb des lichtdurchlässigen Gehäuses 40 angeordnet ist. Neben den Halbleiterlichtquellen 70 ist an dem Tragelement 50 auch ein Treiberschaltkreis 55 bereitgestellt, der elektronisch mit den Lichtquellen 70 verkoppelt ist und mit dem Tragelement 50 an dem hinteren Basisabschnitt, nämlich dessen stirnseitiges Ende, des Lampenkörpers 1 angeordnet ist. Der Treiberschaltkreis ist dazu eingerichtet, die Vielzahl von Lichtquellen 70 zu betreiben, wenn er mit Leistung versorgt wird. Der Treiberschaltkreis 55 ist lediglich in Figur 15 über die Verdrahtung einzelner LED Chips 72 angedeutet, der grundsätzliche Aufbau von Treiberschaltkreisen 55 für Anordnungen von Halbleiterlichtquellen ist aber allgemein bekannt, sodass hier auf die einschlägige Literatur verwiesen werden kann. Rechnet man das Tragelement 50 mit dem Treiber Schaltkreis 55 und den darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen 70 dem vorderen Abschnitt zu, so ist diesem im Wesentlichen eine Funktion der Erzeugung von Licht aus zugeführter Leistung sowie der optischen Reflexion zum emittieren des Lichts aus der Lampe zugewiesen.
Der hintere Basisabschnitt hat dagegen im Wesentlichen eine Funktion der Ableitung der durch den Treiberschaltkreis 55 und die Halbleiterlichtquellen 70 erzeugten Wärme, sowie der mechanischen und elektrischen Kopplung der Lampe 10 zur Fahrzeugseite hin über den Sockel 20. Die Komponenten werden nachfolgend einzeln beschrieben.
II. Reflektoroptik
Mit Bezug auf die Figuren 7 bis 12 wird der Aufbau und die Funktion eines reflektoroptischen Systems 300 mit einer Reflektoroptik 39 beschrieben, das in der in den Fig. 1 bis gezeigten Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 verwendet werden kann. Das System 300 umfasst den Reflektorkörper 30, der rotationssymmetrisch um die Längsachse X ausgebildet ist und eine der distalen Richtung zugewandte kugelförmige Außenoberfläche 31 aufweist. Im speziellen Ausführungsbeispiel besitzt sie eine semi-sphärische Form. Auf der der proximalen Richtung zugewandten Seite, d.h., im zusammengebauten Zustand dem Tragelement 50 und den Halbleiterlichtquellen 70 gegenüberliegend, besitzt der Reflektorkörper 30 einen ersten Reflektoroptikabschnitt 32, der eine im wesentlichen konkave Form 320 aufweist. Die konkave Form 320 ist nach Art eines Hohlspiegels ausgebildet, besitzt aber insgesamt eher eine konische Form als eine Kugelsegmentform oder ein Paraboloid, weil, wie in Figur 8 zu sehen ist, keine Fokalebene bzw. kein singulärer Brennpunkt angestrebt ist.
Die konkave Form 320 des ersten Reflektoroptikabschnitts 32 setzt sich vielmehr aus einer Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e zusammen, die ringförmig um die Längsachse X und zueinander konzentrisch angelegt sind. Im speziellen Ausführungsbeispiel handelt es sich um 5 erste reflektierende Oberflächen 35a - 35e, die jeweils aneinandergrenzen. Außerdem besitzen die ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e jeweils eine konische Form mit einem halben Konuswinkel bzw. einem Neigungswinkel Q relativ zur Längsachse X, der mit zunehmendem Abstand von der Längsachse X abnimmt. In Figur 10A ist in einem Ausführungsbeispiel gezeigt, wie der Neigungswinkel Q von der innersten ersten reflektierenden Oberfläche 35e mit dem geringsten Abstand zur Mitten- oder Längsachse X mit Qs = 69,5 Grad über die nächste angrenzende erste reflektierende Oberfläche 35d mit etwas größerem Abstand zur Mitten- oder Längsachse X mit 4 = 67,4 Grad, weiter über die nächste wiederum daran angrenzende erste reflektierende Oberfläche 35c mit noch etwas größerem Abstand zur Mitten- oder Längsachse X mit 3 = 65,8 Grad, weiter über die nächste erste reflektierende Oberfläche 35b mit wiederum noch etwas größerem Abstand zur Mitten- oder Längsachse X mit Q2 = 64,6 Grad, bis hin zur äußersten ersten reflektierenden Oberfläche 35a mit dem größten Abstand zur Mitten- oder Längsachse X mit i = 63,7 Grad abnimmt. Fig. 10B zeigt schematisch in Vergrößerung, wie der Winkel Q bestimmt wird. Es ist zu beachten, dass Fig. 10A graphisch den vollen Konuswinkel, d.h. 2 x Q, zeigt.
Der äußere Rand der äußersten ersten reflektierenden Oberfläche 35a wird durch eine proximale Stirnfläche 33a begrenzt. Der innere Rand der innersten ersten reflektierenden Oberfläche 35d wird durch einen konusförmigen Fußabschnitt 36a eines nachfolgend zu erläuternden Stifts 360 begrenzt. Die ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e sind mit einer hoch-reflektiv verspiegelten Beschichtung versehen, die den Lichtquellen mit einer entsprechenden Neigung gegenüberliegt. Der Reflexionsgrad beträgt 90% oder mehr, bevorzugt 95% oder mehr. Zum Beispiel kann in vakuumtechnischen Prozessen die zu reflektierende Fläche mit Reinstaluminium 99,98% oder Silber bedampft werden. Die verspiegelte Fläche wird mit einer Schutzschicht, beispielsweise Monomere auf Silikonbasis (üblicherweise HMDS, VSI II oder einer Kombination) versiegelt.
Auf diese Weise kann die volle bestrahlte Fläche der konkaven Form 320 effektiv als erster Reflektoroptikabschnitt 32 genutzt werden. Es ist anzumerken, dass die ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e nicht notwendig eine konische Form besitzen müssen, es kann sich auch allgemein um die Form eines Damenrocks (rockform; engl.: skirt-shape) handeln, die auch eine konkav oder konvex gewölbte Oberfläche erlaubt. Weiteren Ausführungsbeispielen zufolge ist auch eine stetige sprungfreie Oberfläche in der konkaven Form 320 vorgesehen, bei welcher also die ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e sanft ineinander übergehen können.
Zwischen der distalen kuppelförmigen äußeren Oberfläche 31 des Reflektorkörpers 30 und der proximalen Stirnfläche 33a erstreckt sich ein im Wesentlichen zylindrischer Flanschabschnitt 33, der durch eine Stufe 34 von der kuppelförmigen äußeren Oberfläche 31 zurückgesetzt ist. Der Flanschabschnitt 33 erlaubt ein Anbringen des lichtdurchlässigen Gehäuses 40, in dessen innere Öffnung 43 am distalen Ende 41 der Flanschabschnitt 33 eingepasst werden kann.
Wie in Figur 8 anzusehen ist, wo ein auf die Reflektoroptik entlang der Längsachse X einfallendes Bündel von parallelen Lichtstrahlen gezeigt ist, die von der Vielzahl von Halbleiterlichtquellen 70 herrühren, reflektieren die ringförmigen ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e das einfallende Licht durch ihre Neigung in Richtung auf die Längsachse X, wobei - wie oben erwähnt wurde - die reflektierten Strahlen nicht in einem gemeinsamen Brennpunkt auf der Längsachse X Zusammentreffen, sondern in zueinander benachbarten Bereichen entlang der Längsachse X eintreffen, sodass die Strahlungsdichte entlang der Längsachse X im Wesentlichen homogen verteilt ist.
Wie dem Figuren 7 bis 11 zu entnehmen ist, erstreckt sich ausgehend von dem Reflektorkörper 30 im Mittelpunkt der konkaven Form 320 bzw. im Zentrum der ringförmigen ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e ein Stift 360 entlang der Längsachse X. Der Stift 360 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und umfasst im Wesentlichen 3 Abschnitte. Ein erster Abschnitt ist der vorerwähnte konische Fußabschnitt 36a, welcher direkt am Mittelpunkt der konkaven Form 320 am Reflektorkörper 30 ansetzt. Dieser konische Fußabschnitt 36a verjüngt sich bis zu einem Schnittpunkt des Stifts 360 mit einer (virtuellen) Ebene senkrecht zur Längsachse X, die durch die proximale Stirnfläche 33a am Rande der konkaven Form 320 festgelegt wird. Jenseits dieses Schnittpunkts - vom Reflektorkörper 30 aus gesehen - erstreckt sich entlang der Längsachse X ein zweiter Reflektoroptikabschnitt 36, der im Prinzip aus zwei unmittelbar aneinander grenzenden Lichtemissionsgebieten 36b, 36c gebildet wird, die unterschiedlich zur Reflexion beitragen. Der erste Reflektoroptikabschnitt 32 ist zumindest in einem ersten (36b) der beiden Lichtemissionsgebiete dem zweiten Reflektoroptikabschnitt 36 zugewandt. Der Stift 360, genauer der zweite Reflektoroptikabschnitt 36, repräsentiert nach Funktion, Position und Länge sowie ggf. den Durchmesser den Wendeldraht konventioneller Halogen-Scheinwerferlampen, welche die ECE-Norm Addendum 36: Regulation No.
37 (rev. 7) vom 3. Juli 2012 erfüllen.
Der Reflektorkörper 30 und der Stift 360 sind in diesem speziellen Ausführungsbeispiel monolithisch, d.h. einstückig ausgebildet, z.B. aus einem optischen Glas oder einem Wärme- und/oder UV-beständigen Spritzgusskunststoffmaterial. Der Reflektorkörper 30 kann opak sein, um einen Lichtaustritt in distaler Richtung zu verhindern. Es ist anzumerken, dass der Reflektorkörper 30 und der Stift 360 genauso gut auch aus verschiedenen Materialien hergestellt sein können und nicht einschlägig sind. Der konische Fußabschnitt 36a besitzt im Wesentlichen die Funktion, den zweiten Reflektoroptikabschnitt 36 mittig auf der Längsachse X zu halten und dabei möglichst wenig zur Abschattung beizutragen. Andere Ausführungsbeispiele sehen alternative Halterungen für den zweiten Reflektoroptikabschnitt 36 vor, etwa dünne Drähte oder einer Halterung ausgehend von der Seite des Tragelements 50, jedoch führen diese möglicherweise immer zu einer ungewollten Abschattung. So oder so kann aber der Reflektoroptikabschnitt 36 mit großem Vorteil auf der Längsachse X vom Reflektorkörper 30 ausgehend jenseits der durch seine Stirnfläche 33a definierten Ebene (Schnittpunt mit Längsachse X) platziert sein, wo das von den ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e reflektierte Licht über diesen Bereich relativ homogen verteilt einfällt.
Der zweite Reflektoroptikabschnitt 36 weist eine Vielzahl von zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e auf, die in räumlicher Lichtempfangsbeziehung zu der Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e stehen. Dies bedeutet, dass die ersten reflektierenden Oberflächen den zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e zugewandt sind und umgekehrt, wobei hier die Funktion dahintersteht, dass, wie in Fig. 8 zu sehen ist, das entlang der Längsachse X der Reflektoroptik 39 zugeführte Licht zweimal reflektiert und am Ende im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse X von den zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e reflektiert bzw. emittiert wird, im Fall des angebrachten lichtdurchlässigen Gehäuses 40 durch dieses hindurch.
Der zweite Reflektoroptikabschnitt 36 ist einschließlich der zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e rotationssymmetrisch um die Längsachse X eingerichtet. Die zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e sind ringförmig um die Längsachse X ausgebildet und besitzen eine konische bzw. die oben erwähnte rockähnliche Form. Jede der zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e besitzt die Form eines stumpfen Kegels, und sind entlang dem zweiten Reflektoroptikabschnitt 36 in einer sequentiellen Weise auf dem Stift 360 angeordnet sind.
Die zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e verjüngen sich jeweils in Richtung zum ersten Reflektoroptikabschnitt 32 und sind entlang der Längsachse X aneinandergereiht. Um die durch die Konusform jeder der zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e bedingte Zunahme des Durchmessers entlang der Längsachse X auszugleichen ist zwischen zwei benachbarten zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e jeweils eine Stufe bzw, Hinterschnitt 39b - 39e vorgesehen, der an sich nicht zur Reflexion der vom ersten Reflektoroptikabschnitt 32 herrührenden Strahlung beiträgt, aber einer alternativen Ausführungsform zufolge für direkte Reflexion des von den Lichtquellen 70 nicht direkt parallel zur Längsachse X sondern vielmehr schräg einfallenden Lichts genutzt werden kann. Zumindest kann das Streulicht dieser Hinterschnitte für eine Abstrahlung der Lampe außerhalb der horizontalen Ebene, d.h. für eine Strahlaufweitung genutzt werden.
Wie in Fig. 11 A zu sehen ist, schließen auch die zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e jeweils einen Neigungswinkel Q mit der Längsachse X ein. Die Figur 11 A zeigt dabei in einem speziellen Ausführungsbeispiel, wie der Neigungswinkel Q von der dem ersten Reflektoroptikabschnitt am nächsten liegenden zweiten reflektierenden Oberfläche 37e mit qio = 24,5 Grad über die nächste zweite reflektierende Oberfläche 37d mit qq = 22,4 Grad, weiter über die nächste erste reflektierende Oberfläche 37c mit qb = 20,8 Grad, weiter über die nächste erste reflektierende Oberfläche 37b mit Q7 = 19,6 Grad, bis hin zur äußersten ersten reflektierenden Oberfläche 37a mit 6 = 18,7 Grad. Fig. 11B zeigt schematisch in Vergrößerung, wie der Winkel q bestimmt wird. Es ist zu beachten, dass auch die Fig.
11 A graphisch den vollen Konuswinkel, d.h. 2 x 0, zeigt.
Ähnlich wie bei den ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e nimmt auch bei den zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e der Neigungswinkel mit zunehmendem Abstand von dem ersten Reflektoroptikabschnitt (32) entlang der Längsachse (X) ab. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, besteht eine direkte räumliche Lichtempfangsbeziehung auch zwischen einzelnen Paaren von ersten und zweiten reflektierenden Oberflächen. Die entsprechenden Anzahlen der ersten reflektierenden Oberflächen 35a - 35e und der zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e sind gleich.
So ist die innerste erste reflektierende Oberfläche 35e der am meisten distal positionierten zweiten Oberfläche 37e zugeordnet. Der Unterschied der Neigungswinkel Qs und qio beträgt 45 Grad - genauso viel wie für eine doppelte Reflexion mit anschließend horizontaler Abstrahlung aus dem lichtdurchlässigen Gehäuse 40 erforderlich. Ähnlich ist auch die nächst-innerste erste reflektierende Oberfläche 35d der nächst distalen zweiten reflektierenden Oberfläche 37d zugeordnet (siehe Fig. 8). Auch hier beträgt der Unterschied der Neigungswinkel 4 und qq genau 45 Grad. Mit diesem Aufbau wird folglich eine optimale Abstrahlung des Lichts aus der Halbleiter-Scheinwerferlampe 1 in horizontaler Richtung (siehe 90 Grad bzw. -90 Grad in Fig. 13) ermöglicht.
Denkbar könnten einem alternativen Ausführungsbeispiel zufolge die Neigungswinkel qi bis 6 bzw. 6 bis qio untereinander auch einfach konstant gehalten werden, so dass auch hier der Unterschied von 45 Grad erhalten bleibt.
Allerdings hat die Neigungswinkelvariation zumindest bei den ersten reflektierenden Oberflächen den Vorteil, dass der räumliche Abstand zwischen der äußersten ersten reflektierenden Oberfläche 35a und der am weitesten proximal liegenden zweiten reflektierenden Oberfläche 37a nicht zu groß wird, so dass eine hinreichend intensive Reflexion auch zum vorderen Ende des Stifts 360 hin gewährleistet ist, dieser also möglichst homogen Licht über die Länge des zweiten Reflektoroptikabschnitts 36 hinweg emittiert. Der Stift 360 besitzt außerdem ein freies Ende 38a (eine Spitze), das dem Tragelement 50 bzw. den Halbleiterlichtquellen 70 zugewandt ist, wenn das reflektoroptische System 300 in der Lampe verbaut ist. Benachbart zum freien Ende 38a ist eine dritte reflektierende Oberfläche 38 vorgesehen. Sie besitzt die Form eines Konus, dessen Orientierung im Vergleich mit demjenigen der Vielzahl von zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e umgedreht ist, d.h., sie verjüngt sich bis zur Spitze bzw. dem freien Ende 38a hin. Der Neigungswinkel zur Längsachse X beträgt hier 45 Grad. In Fig. 12 ist zu erkennen, dass die dritte reflektierende Oberfläche 38 einem mittleren Bereich CLS des Tragelements 50 unmittelbar gegenüberliegt, in dem - wie in Fig. 15 zu sehen - eine Untergruppe von vier LED-Chips 72a - 72d angeordnet ist. Die dritte reflektierende Oberfläche 38 reflektiert deren abgestrahltes Licht unmittelbar und direkt in horizontaler Richtung durch das lichtdurchlässige Gehäuse 40 in einem 360 Grad umfassenden Kreis ohne Abschattung, aber auch mit zufriedenstellenden Abstrahlungswinkel in der die Längsachse X einschließenden Ebene.
In Fig. 9 sind Bemaßungen des reflektoroptischen Systems 300 illustriert. Der Durchmesser s3 des Systems 300 bzw. des Reflektorkörpers beträgt z.B. 13 mm bzw. 13,5 mm, seine Länge q einschließlich des Stifts 360 beträgt 11,5 mm. Der Durchmesser s3 sollte vorzugsweise nicht mehr als 15 mm betragen, womit er die ECE-Regelung 37 für H7 und H11 -Typen erfüllt. Die Länge p des zweiten Reflektoroptikabschnitts 36 beträgt im Ausführungsbeispiel 4,5 mm und sollte vorzugsweise zwischen ungefähr 4,0 mm und ungefähr 5,9 mm liegen, und die Gesamtlänge des Stifts einschließlich Fußabschnitt 36a beträgt hier im Beispiel 6,5 mm. Der maximale Durchmesser s4 des Stifts 360 bzw. des zweiten Reflektoroptikabschnitts 36 beträgt im Beispiel 1,5 mm, er sollte aber jedenfalls bevorzugt einen Nenndurchmesser s4 von nicht mehr als 5 mm besitzen, weiter bevorzugt von nicht mehr als 2,5 mm.
III. Photometrische Eigenschaften der Halbleiterlampe Die Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 kann als Retrofit-Lampe für die oben beschriebenen Frontscheinwerfer-Applikationen geeignet sein. Mit anderen Worten, sie kann in Fahrzeugfrontscheinwerfern Halogenlampen vom Typ H7, H8, H9, H11 oder H16 ersetzen, wobei in den Figuren 1 bis 6 die entsprechend genannten Typen von Sockeln 20 einzurichten sind.
Insbesondere sind der Treiberschaltkreis 55 und die Halbleiterlichtquellen 70 zusammen mit der Reflektoroptik 39 so ausgelegt, dass sie, wenn sie mit Leistung versorgt werden, die Halbleiterlampe 10 dazu veranlassen, durch das lichtdurchlässige Gehäuse 40 zu emittieren:
(a) einen Lichtstrom von wenigstens 1500 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, oder von wenigstens 1750 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 28 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihren Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 35 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H7-Typ hinausreicht; oder
(b) einen Lichtstrom von wenigstens 800 Lumen +/- 15%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihren Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 39 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H8-Typ hinausreicht; oder
(c) einen Lichtstrom von wenigstens 2100 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihren Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 43 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H9-Typ hinausreicht; oder
(d) einen Lichtstrom von wenigstens 1350 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, oder von wenigstens 1600 Lumen +/- 10%, wenn sie mit einer Testspannung von 28 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihrem Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 50 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H11-Typ hinausreicht; oder
(e) einen Lichtstrom von wenigstens 500 Lumen +10% / -15%, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, wobei die Lampe (10) in ihren Außenabmessungen räumlich nicht über eine Einhüllende gemäß Figur 2 auf Seite 70 aus Anhang 36: ECE-Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) für eine Lampe vom Typ H16-Typ hinausreicht.
Die besonderen Anforderungen bestehen darin, dass in dem engen durch die Einhüllende festgelegten Raum der Lampe 10 ein vergleichsweise hoher Leistungsverbrauch erfolgt und das emittierte Licht durch eine geeignete Reflektoroptik 39 möglichst verlustfrei, d.h. , ohne Absorption innerhalb der Lampe, abgestrahlt wird, während die erzeugte Wärme effizient abgeleitet wird, ohne dass Beeinträchtigungen der elektrischen Komponenten oder des Materials erfolgen.
Ein besonderer Effekt wird dadurch erzielt, dass die zweiten und dritten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e, 38 am Stift 360 und insbesondere die Lichtemissionsgebiete 36b, 36c nach ihrer Position in Bezug auf eine durch den entsprechenden Sockel 20 (dies gilt für alle Typen (a) bis (e) wie oben angeführt) definierte Referenzebene und die Längs- bzw. Referenzachse in einer vorgegebenen virtuellen Box festgelegt sind, die im Anhang 36: ECE Regelung 37 (vom 3 Juli 2012) auf Seite 38 für den H7-Typ, auf Seite 42 für den H8-Typ, auf Seite 46 für den H9-Typ, auf Seite 53 für den H11-Typ und auf Seite 73 für den H16-Typ gezeigt und mit Toleranzwerten in Tabellen unterlegt ist. Die mit Bezug auf Figur 9 gezeigten Bemaßungen (siehe Beschreibung im Abschnitt oben) erfüllen sehr gut solche Box- Toleranzen. Wichtig ist dabei, dass die Lampen gemäß den Ausführungsbeispielen (für die angegeben Lampentypen H7, H8, H9, H11 , H16) den Abstand der Spitze der zweiten Reflektoroptik 36 von der jeweils definierten Referenzebene (RP) von 25 mm einhalten. Dabei werde auch die Toleranzwerte b1 von 0,25 mm eingehalten (bzw. 0,2 mm für H7 und H11 bei 12 Volt Nennspannung). Im Fall der H7-Lampe ist die Referenzebene RP beispielsweise durch die distal orientierte Stirnfläche der radialen Montagelaschen 23a, 23b und 24 festgelegt. Die Festlegungen hinsichtlich der Referenzebene für den jeweiligen Lampentyp (H7, H8, H9, H11 oder H16) kann der jeweiligen Figur 1 in Anhang 36: ECE-Regulierung Nr. 37 (rev. 7) vom 3. Juli 2012 entnommen werden (entsprechend auf den Seiten 35, 39, 43, 50, bzw. 70).
Auch die Länge der zweiten Reflektoroptik 36 kann jeweils innerhalb der Toleranzgrenzen (Werte c1 (Maximallänge) und c2 (Minimallänge) in den Tabellen:
H7 12V: c1=4,6 mm, c2=4.0 mm; H724V: c1=5,9 mm, c2=4,4 mm; H8: c1=4,6 mm, c2=3,5 mm; H9: c1=5,7 mm, c2=4,6 mm; H11 12V: C1=5.0 mm, c2=4,0 mm; H11 24 V: c1=6,3 mm, c2=4,6 mm; H16: c1=3,6 mm, c2=2,6 mm) liegen. Für den hier rein beispielhaft gezeigten H7 12V Typ beträgt die entsprechende Länge p in Figur 9 nämlich 4,5 mm.
Infolgedessen wird gemäß Ausführungsbeispielen durch den Aufbau der Reflektoroptik im speziellen und den Lampenkörper im Allgemeinen ein ECE- normgemäßer Lampenaufbau erzielt.
In Figur 13 ist die Abstrahlungscharakteristik einer Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 eines Ausführungsbeispiels gezeigt. Die Zeichenebene beinhaltet die Längsachse X und eine beliebige dazu senkrechte Achse Y, die in oder parallel zur Referenzebene RP liegt. Im Mittelpunkt befindet sich schematisch eingezeichnet die Lampe 10. Die Zeichenebene der Fig. 13 ist die gleiche wie diejenige der Figur 4. Bei 180 Grad ist die distale Richtung positioniert (in Fig. 4 die Richtung nach oben), d.h. im Prinzip die Frontrichtung des Fahrzeugs, wenn die Lampe in dessen Scheinwerferreflektor 200 verbaut ist.
Die Ringe um den Mittelpunkt zeigen die Lichtstärke in der jeweiligen Richtung an.
Der schmale Polygonzug mit durchgezogenen Linien zeigt das Ergebnis einer Simulation für die gemäß dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 6 ausgeführte Halbleiter-Scheinwerferlampe 10, wobei die Reflektoroptik 39 der Figuren 7 bis 12 und ein Tragelement 50 mit einer Anordnung von Halbleiterlichtquellen 70 wie in den Figuren 14 und 15 gezeigt verwendet wurde. Wie in Figur 13 zu erkennen ist, beträgt der Abstrahlungswinkel in der im Wesentlichen horizontalen Richtung (90 Grad) ungefähr 10 Grad. Der Abstrahlungswinkel (g) berechnet sich hier anhand des bei einer Lichtstärke emittierten Lichts, die wenigstens der Hälfte der maximalen Lichtstärke in der Ebene entspricht. Am Beispiel der durch gestrichelte Linien eingezeichneten Abstrahlungscharakteristik wird dies verdeutlicht: der Punkt M bezeichnet die maximale Lichtstärke, die Punkte H denjenigen Winkel, bei dem die Lichtstärke nur noch die Hälfte des Maximalwerts beträgt. Der Abstrahlungswinkel (g) ist hier schematisch eingezeichnet, er beträgt hier 65 bis 70 Grad.
Durch eine Anpassung der ersten und zweiten reflektierenden Oberflächen, eine Anpassung der optischen Linsen 71 in den Halbleiterlichtquellen 70, oder der verwendeten Beschichtung bzw. Materialien verbunden auch mit einerweiteren Nutzung von Streulicht ist für den Fachmann ohne weiteres eine Ausdehnung des Abstrahlungswinkels (g) auf wenigstens 40 Grad, wenigstens 50 Grad oder sogar wenigstens 60 Grad erreichbar, was in Fig. 13 durch die gestrichelt eingezeichnete Abstrahlungscharakteristik angedeutet ist. Die kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem z.B. anders als in dem in Fig. 10A gezeigten Ausführungsbeispiel zwar der Neigungswinkel qi bis Qs der ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) mit zunehmendem Abstand von der Längsachse X auch wieder abnimmt (um durch die Hohlspiegelanordnung das Licht weiter nach vorn auf den Stift 360 zu reflektieren), die zweiten reflektierenden Oberflächen können dann jedoch anders herum als oben beschrieben Neigungswinkel 6 bis qio besitzen, die durchaus auch mit zunehmendem Abstand von dem ersten Reflektoroptikabschnitt 32 zunehmen können. Mit Bezug auf Figur 13 wird dann beispielsweise Licht von zweiten reflektierenden Oberflächen (z.B. 37a, 37b) mit vergleichsweise größerem Neigungswinkel nahe der Spitze des Stifts auch in Winkelbereiche bis zu etwa 120 oder 130 Grad (siehe Figur 13) reflektiert. Anders herum können dann zweite reflektierende Oberflächen (z.B. 37d, 37e) mit vergleichsweise geringerem Neigungswinkel nahe dem ersten Reflektoroptikabschnitt 32 bzw. nahe dem Fußabschnitt 16a des Stifts 36 Licht in einen Winkelbereich bis zu 50 oder 60 Grad reflektieren (siehe Figur 13).
Anders herum wäre dies auch möglich, die Außenränder der kappenförmigen Reflektoroptik 39 oder des Tragelements 50 würden dann aber große Winkel über/unter der horizontalen Ebene (90 Grad in Figur 13) abschatten. Jedenfalls kann auch dieser Ansatz für eine erfolgreiche Strahlaufweitung bis zu 60 oder gar 70 Grad (Winkel (g)) geeignet sein.
Mit anderen Worten, während die Neigungswinkel der ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) gemäß Ausführungsbeispielen vorzugsweise mit zunehmendem Abstand von der Längsachse X abnehmen, um eine optimale (maximale) Abstrahlung in horizontaler Richtung zu erhalten (und damit möglichst geringe Lichtverluste in Lampe), kann der Verlauf der Neigungswinkel der zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) in Abhängigkeit von dem Abstand von dem ersten Reflektoroptikabschnitt 32 abhängig von einer gewünschten Strahlaufweitung ausgewählt werden, und dementsprechend zunehmen, konstant sein, oder abnehmen.
Anzumerken ist auch, dass mit Vorteil die Abstrahlungscharakteristik des durch das lichtdurchlässige Gehäuse 40 emittierten Lichts, ungefähr rotationssymmetrisch um die Längsachse (X) herum ist, d.h. im Wesentlichen abschattungsfrei.
Bei dem in den Figuren 14 und 15 gezeigten Tragelement 50 kann es sich vorzugsweise um eine Leiterplatte mit hoher Wärmeleitfähigkeit handeln, vorzugsweise mit einem Basismaterial mit einer Wärm leitfähigkeit von nicht weniger als 7 W/(m K). Es besitzt z.B. eine Dicke von 1mm. Auf dem Tragelement 50 ist eine rechtwinklige Anordnung von LED-Chips 72 platziert, wobei im speziellen Beispiel 16 blaue LED-Chips 72 (Wellenlänge: 455 nm) in 4 parallelen Strängen (zu je 4 LED- Chips) seriell verschaltet sind. Auf die LED-Chips 72 ist ein Phosphor-Keramik Konverter gebondet, der das blaue Licht in das ECE-konforme weiß fällt mit einer korrelierten Farbtemperatur (CCT) von 5000 bis 6000 K konvertiert. Es soll hier angemerkt sein, dass der Typ der Leiterplatte sowie die Anzahl und Verschaltung der LED-Chips 72 beliebig sein kann, solange der durch sie bereitgestellte Lichtstrom erhalten bleibt. Es können folglich auch mehr oder weniger LEDs vorgesehen sein, oder LEDs mit anderen korrelierten Farbtemperaturen sowie auch Mischungen von LEDs verschiedenem Typs, die z.B. zusammengenommen ein Weißfeld ergeben. Allerdings hat es sich als besonderer Vorteil erwiesen, wenn auf die LED-Chips 72 jeweils einzeln Silikon-Kollimatorlinsen 71 gespritzt werden, die den Ausstrahlwinkel der LED-Chips 72 von typischerweise 60 Grad auf 10 - 20 Grad reduzieren, also eine gewisse Fokussierung des von den Halbleiterlichtquellen 70 emittierten Lichts in Richtung auf die Reflektoroptik 39 herbeiführen, sodass das Licht im Wesentlichen parallel zur Längsachse X auf den ersten Reflektoroptikabschnitt 32 fällt.
Durch einen solchen Aufbau kann bei der Halbleiter-Scheinwerferlampe 10 eine Lichtausbeute des durch das lichtdurchlässige Gehäuse 40 emittierten Lichts gerechnet auf den Verbrauch per elektrischer Leistung, die dem Treiberschaltkreis 55 zugeführt wird, wenigstens 100 Lumen pro Watt betragen, vorzugsweise 120 Lumen pro Watt, weiter vorzugsweise 150 Lumen pro Watt.
Das lichtdurchlässige Gehäuse 40 ist in den Figuren 16 und 17 gezeigt. Es handelt sich in dem speziellen Beispiel um einen zylindrischen Hüllkolben aus Hartglas, das im Wesentlichen als Verschmutzung-und Staubschutz im inneren Chip- und Spiegelraum dient. Im speziellen Ausführungsbeispiel besitzt es eine Länge u von 9,5 mm und eine Wanddicke v von 0,6 mm, sowie einen Durchmesser s5 von 13 mm. Das Glas ist bevorzugt ein UV-abschwächendes Glas, oder ein UV-abschwächendes Hartglas, insbesondere ein Aluminiumsilikatglas. Ein nicht beschränkendes Beispiel für ein einfach zu verwendendes Hartglas ist Schott 8253.
Das lichtdurchlässige Gehäuse 40 kann bevorzugt insbesondere ein UV- abschwächendes Material mit einer UV-Durchlässigkeit von nicht mehr als 90 % pro 1 mm bei einer Wellenlänge von 380 nm, von nicht mehr als 50 % pro 1 mm bei einer Wellenlänge von 315 nm, und von nicht mehr als 5 % pro 1 mm bei einer Wellenlänge von 250 nm umfassen. Schott 8253 erfüllt solche Bedingungen. Der zweite Reflektoroptikabschnitt 32 ist auf das lichtdurchlässige Gehäuse 40 ausgerichtet (engl.: in register with). Er ist innerhalb des lichtdurchlässigen Gehäuses 40 positioniert und die zweiten reflektierenden Oberflächen 37a - 37e sind dem lichtdurchlässigen Gehäuse 40 jeweils - wenn auch geneigt - zugewandt. Durch die Verwendung der blauen LEDs mit Konverter und das UV-abschwächende Hartglas können in Ausführungsbeispielen folgende Bedingungen sichergestellt werden, die in der ECE-Regelung 37 spezifiziert sind:
Für einen Faktor k1 , der einen relativen Betrag im Wesentlichen einer UV-A- Strahlungsleistung in Bezug auf einen Lichtstrom sichtbaren Lichts wiederspiegelt, das durch das lichtdurchlässige Gehäuse (40) emittiert wird, und der festgelegt ist durch l=400 nm i Ee(A) dA l=315 nm k1 = l=780 nm km - f Ee(A) V(A) dA A=380 nm gilt: k1 < 2 104 W/Im, wobei:
Ee (A) gemessen in W/nm die spektrale Verteilung des Lichtstroms ist;
V (A) eine dimensionslose spektrale Lichtausbeute ist; km als Wert mit 683 Im/W vorgegeben ist und das photometrische Strahlungsäquivalent bezeichnet; und A gemessen in nm die Wellenlänge ist, wobei der Faktor k1 unter Verwendung von Wellenlängenintervallen von fünf Nanometern bestimmt wird.
Bevorzugt beträgt der Faktor k1 < 2 105 W/Im.
Für einen Faktor k2, der einen relativen Betrag im Wesentlichen einer UV-B- Strahlungsleistung in Bezug auf einen Lichtstrom sichtbaren Lichts wiederspiegelt, das durch das lichtdurchlässige Gehäuse (40) emittiert wird, und der festgelegt ist durch
A=315 nm i Ee(A) dA A=250 nm k2 =
A=780 nm km - f Ee(A) V(A) dA A=380 nm gilt: k2 < 2 106 W/Im, wobei:
Ee (l) gemessen in W/nm die spektrale Verteilung des Lichtstroms ist;
V (l) eine dimensionslose spektrale Lichtausbeute ist; km als Wert mit 683 Im/W vorgegeben ist und das photometrische Strahlungsäquivalent bezeichnet; und l gemessen in nm is die Wellenlänge ist, wobei der Faktor k2 unter Verwendung von Wellenlängenintervallen von fünf Nanometern bestimmt wird.
Bevorzugt beträgt der Faktor k2 < 2 107 W/Im. Dadurch ist sichergestellt, dass die die Lampe 10 umgebenden Kunststoffbauteile des Scheinwerferreflektors etc. nicht durch die UV-Strahlung angegriffen werden.
IV. Wärmesenkenabschnitt
In den Figuren 18 bis 23 ist der Wärmesenkenabschnitt 60 im Detail gezeigt. Es handelt sich im Wesentlichen um einen Kühlkörper aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit von bevorzugt 200 W/(m K) oder mehr, beispielsweise Aluminium, oder weiter bevorzugt 300 W/(m K), beispielsweise Kupfer mit z.B. 340 W/(m K) oder eine Kupferlegierung.
Der Wärmesenkenabschnitt 60 umfasst einen distalen Basisabschnitt 62 und einen proximalen Basis Abschnitt 63, die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden aber im Übrigen beide einen im Wesentlichen gleichen zylindrischen Aufbau aufweisen, der jeweils durch eine Anzahl von ringförmigen, umlaufenden und zueinander parallelen Kühlrippen 62a - 62d bzw. 63a - 63c gekennzeichnet ist. Der Durchmesser s1 des proximalen Basisabschnitts 63 mit dem Kühlrippen 63a -63c beträgt 19,8 mm und der Durchmesser s2 des distalen Basisabschnitts 62 mit dem Kühlrippen 63a - 63c beträgt 14,5 mm. Am stirnseitigen Ende befindet sich ein Anbringen Abschnitt 61 dessen Durchmesser s6 11,5 mm beträgt, sodass er in die Öffnung 43 am proximalen Ende des lichtdurchlässigen Gehäuses 40 eingepasst werden kann. Eine distale Stirnfläche 65 ist so konfiguriert, dass sie das Tragelement 5 mit dessen Rückseite aufnehmen kann. Durch eine maximale Kontaktfläche kann effizient Wärme von den LED-Chips 72 abgeführt werden. In der distalen Stirnfläche 65 sind Bohrungen 67a, 67b zur Aufnahme der Stromzuführungen 57a, 57b für den Treiberschaltkreis 55 und Halbleiterlichtquellen 70 vorgesehen, die in Figur 14 gezeigt sind. Diese besitzen Kontaktabschnitte 58a, 58b, die in entsprechende Kontaktmontagelöcher 54a, 54b im Tragelement 50 ausgebildet sind (Fig. 15). Die Strom Zuführungen kontaktieren die Leiterplatte an den plus-und minus Anschlüssen. Im Sockel 20 (siehe Fig. 24) sind Sie über die Bodenkontaktschweißung 26a, 26b mit dem Kontaktfahnen 25a, 25b wie in Figur 4 zu sehen ist verbunden. Die Stromzuführungen 57a, 57b können ebenfalls aus Kupfer gebildet sein und eine verzinnte Oberflächenbeschichtung aufweisen, die für eine verbesserte Löt- und Schweißbarkeit dient. Ihr Durchmesser kann im speziellen Beispiel 0,6 bis 0,7 mm betragen und ihre Länge 35 mm. Die Dimensionen können den speziellen Erfordernissen angepasst sein. Allerdings tragen sie zur Wärmeleitung bei, indem sie die Wärme von der Leiterplatte bis hin zur Sockelkontaktierung 26a,
26b und den Kontaktfahnen 25a, 25b leiten.
Am gegenüberliegenden Ende des Wärmesenkenabschnitts 60 ist ein Montageabschnitt 64 vorgesehen, welcher dazu konfiguriert ist, in einem Aufnahmeraum 27 des Sockels 20 (siehe Fig. 24) aufgenommen und befestigt zu werden. In den Figuren 22 und 23 ist zu sehen, dass sich auch in der proximalen Stirnfläche 66 entsprechende Bohrungen 67a, 67b befinden, durch welche die Stromzuführungen 57a, 57b hindurch geführt sind.
Im distalen Basisabschnitt 62 des Wärmesenkenabschnitts 60 sind die ringförmig umlaufenden Kühlrippen 62a - 62b auf einem hohlzylindrischen Abschnitt 620 ausgebildet, der, wie in Figur 4 angedeutet ist, innen eine zylindrische Bohrung 621 aufweist, die sich längs der Längsachse bis nahe dem distalen Ende erstreckt, d.h., dem Anbringabschnitt 61 mit der distalen Stirnfläche 65, an dem das Tragelement 50 auf der angebracht ist. Der Innendurchmesser dieser Bohrung kann 9 mm betragen. Die Bohrung 621 erlaubt eine besonders effektive Hinterkühlung der distalen Stirnfläche 61 in Kombination mit den durch eine Wärmetransferöffnung 631 gebildeten Schlitzen zwischen den Kühlrippen 63a - 63c. Diese ist im proximalen Basisabschnitt 63 vorgesehen und durch seitliche Wände 631 begrenzt ist. Die Wärmetransferöffnung 631 ermöglicht einen Luftstrom durch das Innere des Wärmesenkenabschnitts 60 und eine Kühlung der Bohrung 621. Durch diesen Aufbau wird ein besonders wirksamer Wärmetransport von dem Tragelement und den Halbleiterlichtquellen 70 in Richtung zum Sockel 20 zur Abgabe der Wärme an die äußere Umgebung und angrenzende Bauteile ermöglicht. Die Länge t des
Wärmesenkenabschnitts 60 ohne Montageabschnitt 64 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 20,5 mm und ist damit vergleichsweise lang.
Der Sockel 20 ist in Figur 24 perspektivisch dargestellt. Neben den Kontaktfahnen25a, 25b und einem isolierenden Sockelteil 21 weist er für die spezielle Lampe vom H7-Typ mit PX26d-Sockeltyp einen ringförmigen Flanschabschnitt 22 mit darauf angeordneten radialen Montagelaschen 23a, 23b und 24 auf, dazu eingerichtet sind, mit einem die Lampe aufnehmenden, am Fahrzeug angebrachten Reflektorsockel eines Reflektors 200 koppelbarzu sein.
Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, versteht sich, dass verschiedene Änderungen, Adaptionen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken der Offenbarung und dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Der Schutzbereich der Offenbarung sollte deshalb nicht unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit ihrem vollen Schutzbereich an Äquivalenten bestimmt werden. Weiterhin versteht sich, dass die beigefügten Ansprüche nicht notwendigerweise den breitesten Schutzbereich der Offenbarung umfassen, den zu beanspruchen die Anmelderin berechtigt ist, oder die einzige Art, wie die Offenbarung beansprucht werden kann, oder dass alle aufgeführten Merkmale notwendig sind. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E:
Lampenkörper 1
Halbleiterlampe 10
Fahrzeugseitig angebrachter Reflektor 200
Sockel, Montageelement 20
Isolierendes Sockelteil 21
Flanschabschnitt 22
Radiale Montagelaschen 23a, 23b
Radiale Montagelasche 24
Kontaktfahnen 25a, 25b
Kontaktabschnitte 26a, 26b
Aufnahmeraum (Sockel) 27 kuppelförmiger Reflektorkörper 30 kuppelförmiger äußerer Oberflächenabschnitt 31
Erster Reflektoroptikabschnitt 32 konkave Form 320
Flanschabschnitt 33
Gestufter Abschnitt 34
Erste reflektierende Oberflächen 35a-e
Zweiter Reflektoroptikabschnitt 36
Stift 360
Konischer Fußabschnitt (des Stifts) 36a reflektierendes Gebiet (zweite reflekt. Ob'fl.) 36b reflektierendes Gebiet (dritte reflekt. Ob'fl.) 36c
Zweite reflektierende Oberflächen 37a-e
Dritte reflektierende Oberfläche 38 Spitzenabschnitt 38a
Reflektoroptik 39
Hinterschnitte 39b-e
Reflektoroptik 300
Lichtdurchlässiges Gehäuse 40 distales Ende (Gehäuse) 41 proximales Ende (Gehäuse) 42
Licht aufnehmende innere Öffnung 43
Tragelement, Leiterplatte (PCB) 50
Kontaktmontagelöcher 54a, 54b
Treiberschaltkreis 55
Stromzuführungen 57a, 57b
Kontaktabschnitte (oder Zuführungen) 58a, 58b
Wärmesenkenabschnitt 60
Anbringabschnitt 61
Distaler Basisabschnitt 62
Ringförmige Kühlrippen 62a-d
Zylindrischer Abschnitt 620
Zylindrische Bohrung 621
Proximaler Basisabschnitt 63
Ringförmige Kühlrippen 63a-c
Seitliche Wände 630
Wärmeübertragungsöffnung 631
Montageabschnitt 64
Distale Stirnfläche 65
Proximale Stirnfläche 66
Bohrungen für Stromzuführungen 67a, 67b Halbleiterlichtquellen 70 Optische Linsen (Silikon) 71
Licht emittierende Dioden (Chips) 72
LEDs im zentralen Bereich 72a-d Referenzebene RP
Zentraler Bereich auf Leiterplatte CLS
Länge "e" (wie für H7-H11 in ECE-Norm festgelegt) e
Länge (Proximaler Basisabschnitt der Wärmesenke) k
Länge (Wärmeübertragungsabschnitt der Wärmesenke) I
Länge (der Lampe von der Referenzebene bis zum distalen Ende) m Gesamtänge des Stifts vom Fuß bis zur Spitze n Länge des zweiten Reflektoroptik-Abschnitts P Länge der Kappe (Reflektorkörper und Stift) q
Länge des Flanschabschnitts r Durchmesser (Wärmesenke, proximal portion) s1
Durchmesser (Wärmesenke, distal portion) s2
Durchmesser (Reflektorkörper) s3
Durchmesser (Stift) s4
Durchmesser (Gehäuse) s5
Durchmesser (Montageabschnitt der Wärmesenke) s6 length (lichtdurchlässiges Gehäuse) u
Dicke (Wand des lichtdurchlässigen Gehäuses) v
Längsachse (des Lampenkörpers bzw. Reflektorkörpers) X
Achse in Referenzebene Y
Strahlungswinkel in horizontaler Richtung d
Neigungswinkel der reflektierenden Oberflächen zur Längsachse
Figure imgf000037_0001

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Ein reflektoroptisches System (300) für eine Kraftfahrzeug-Scheinwerferlampe (10), umfassend: einen mit Rotationssymmetrie um eine Längsachse (X) versehenen Reflektorkörper (30), der einen ersten Reflektoroptikabschnitt (32) mit einer im Wesentlichen konkaven Form besitzt; und einen sich entlang der Längsachse (X) erstreckenden zweiten Reflektoroptikabschnitt (36), wobei der erste Reflektoroptikabschnitt (32) dem zweiten Reflektoroptikabschnitt (36) zugewandt ist, wobei der erste Reflektoroptikabschnitt (32) eine Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) und der zweite Reflektoroptikabschnitt (36) eine Vielzahl von zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) aufweist, die in räumlicher Lichtempfangbeziehung zu der Vielzahl von ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) stehen.
2. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 1 , wobei der zweite Reflektoroptikabschnitt (36) als ein Abschnitt eines Stifts (360) ausgebildet ist.
3. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Reflektorkörper (30) aus einem optischen Glas oder einem Wärme- und/oder UV-beständigen Spritzgusskunststoffmaterial hergestellt ist.
4. Das reflektoroptische System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) und/oder die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) durch eine hochreflektive Oberflächenbeschichtung oder einer entsprechenden Oberflächenbehandlung mit einer Reflektivität von wenigstens 90% gebildet sind.
5. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 4, wobei die hochreflektive Oberflächenbeschichtung oder die entsprechende Oberflächenbehandlung eine Reflektivität von wenigstens 95% besitzt.
6. Das reflektoroptische System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) mit einer konischen Form oder rockförmig ausgebildet und in einer um die Längsachse (X) konzentrischen Weise angeordnet sind.
7. Das reflektoroptische System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Rockform Teil einer konischen Oberfläche ist.
8. Das reflektoroptische System gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei im ersten Reflektoroptikabschnitt (32) eine Neigung der konischen oder rockförmigen ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) in Bezug auf die Längsachse (X) mit zunehmendem Abstand von der Längsachse (X) abnimmt.
9. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) und/oder die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) jeweils mit einer Ringform ausgebildet sind.
10. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) jeweils einen Neigungswinkel mit der Längsachse (X) einschließen, wobei der Neigungswinkel mit zunehmendem Abstand von dem ersten Reflektoroptikabschnitt (32) entlang der Längsachse (X) abnimmt.
11. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflektoroptikabschnitt (36) einschließlich der zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) rotationssymmetrisch um die Längsachse (X) eingerichtet ist.
12. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 11 , wobei jede der zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) in Form eines stumpfen Kegels ausgebildet ist, wobei die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) entlang dem zweiten Reflektoroptikabschnitt (36) in einer sequentiellen Weise angeordnet sind.
13. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die entsprechenden Anzahlen der ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) und der zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) gleich sind.
14. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektorkörper (30) und der Stift (360) integrale Bestandteile eines einstückigen Körpers sind.
15. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektorkörper (30) einen Durchmesser (s1) senkrecht zur Längsachse (X) von nicht mehr als 15 mm besitzt.
16. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflektoroptikabschnitt (32) durch einen ringförmigen Flanschabschnitt (33) begrenzt ist, der eine Stirnfläche (33a) aufweist, die eine Ebene senkrecht zur Längsachse (X) festlegt, wobei sich der durch die zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) gebildete zweite Reflektoroptikabschnitt (36) von dem Spitzenabschnitt des Stifts (360) zumindest bis zu einem Schnittpunkt des zweiten Reflektoroptikabschnitts (36) mit der durch die Stirnfläche (33a) festgelegten Ebene erstreckt, wobei eine Länge des zweiten Reflektoroptikabschnitts (36b, 36c) zwischen ungefähr 4,0 mm und ungefähr 5,9 mm liegt.
17. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflektoroptikabschnitt (36) an dem Spitzenabschnitt an seinem freien Ende (38a) eine oder mehrere dritte reflektierende Oberflächen (38) besitzt, die von dem ersten Reflektoroptikabschnitt (32) abgewandt sind, so dass diese direkt Licht empfangen können, das in einer Richtung parallel zur Längsachse (X) einfällt, und dazu eingerichtet sind, das Licht in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur und weg von der Längsachse (X) zu reflektieren.
18. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 17, wobei eine einzelne dritte reflektierende Oberfläche (38) mit der Form eines Konus vorgesehen ist, dessen Orientierung im Vergleich mit demjenigen der Vielzahl von zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) umgedreht ist.
19. Das reflektoroptische System gemäß Anspruch 18, wobei
Neigungen der ersten reflektierenden Oberflächen (35a - 35e) in Bezug auf die Längsachse (X) in einem Bereich zwischen 60° Grad und 70° Grad liegen, und/oder
Neigungen der zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) in Bezug auf die Längsachse (X) in einem Bereich zwischen 18° Grad und 25° Grad liegen, und/oder
Neigungen der dritten reflektierenden Oberflächen (38) in Bezug auf die Längsachse (X) in einem Bereich zwischen 40° Grad und 50° Grad liegen, wobei jeder angegebene Bereich die Grenzwerte einschließt.
20. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70), die auf einem Tragelement (50) angeordnet sind, wobei das Tragelement (50) eine Ebene senkrecht zu der Längsachse (X) des Reflektorkörpers (30) festlegt, und die Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) dazu eingerichtet sind, wenn sie durch einen Treiberschaltkreis (55) in betriebsmäßiger elektrischer Verbindung mit dem Tragelement (50) betrieben werden, das reflektoroptische System dazu zu veranlassen, einen Lichtstrom von wenigstens 1350 Lumen +/- 10% zu emittieren, wenn sie mit einer Testspannung von 13,2 Volt versorgt werden, oder einen Lichtstrom von wenigstens 1600 Lumen +/- 10% zu emittieren, wenn sie mit einer Testspannung von 28 Volt versorgt werden.
21. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß Anspruch 20, wobei ein Abstand zwischen dem freien Ende (38a) des Stifts (360) und dem Tragelement (50) und/oder der Vielzahl von darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen (70) nicht mehr als 1 mm beträgt.
22. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß Anspruch 20 oder 21 , wobei die Kombination in eine räumliche Einhüllende gemäß Figur 2 auf einer entsprechenden der Seiten 35, 39, 43, 50, und 70 des Anhangs 36: ECE-Regelung 37 für eine beliebige Lampe aus einer Gruppe von Lampen bestehend aus Lampen vom H7-, H8-, H9-, H11- oder H16-Typ einpassbar ist.
23. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei jeder der Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) jeweils mit einer optischen Linse (71) versehen sind, die das von den Lichtquellen emittierte Licht in eine Richtung entlang der Längsachse (X) mit einem Öffnungswinkel von nicht mehr als 10° Grad oder nicht mehr als 20° Grad fokussieren.
24. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei in einer Abstrahlungscharakteristik des zweiten reflektierenden Oberflächen (37a - 37e) emittierten Lichts, die in einer Ebene erzeugt wird, die durch die Längsachse (X) und eine Achse (Y) in einer zur Längsachse (X) senkrechten Referenzebene (RP) festgelegt ist, ein Abstrahlungswinkel (g) des bei einer Lichtstärke emittierten Lichts, die wenigstens der Hälfte der maximalen Lichtstärke in der Ebene entspricht, wenigstens 40 Grad beträgt.
25. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei der zweite Reflektoroptikabschnitt (36) auf ein lichtdurchlässiges Gehäuse (40) ausgerichtet ist, das auf einem Lampenkörper (1) festgelegt ist, der das reflektoroptische System (300) und die Halbleiterlichtquellen (70) an zwei einander gegenüberliegenden Enden trägt.
26. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, ferner umfassend: einen Wärmesenkenabschnitt (60), wobei das Tragelement (50) an einer Stirnfläche (65) des Wärmesenkenabschnitts (60) positioniert ist, der dem Reflektorkörper (30) entlang der Längsachse (X) zugewandt ist.
27. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß Anspruch 26, ferner umfassend: der Wärmesenkenabschnitt (60) als einstückiger Körper mit einer Vielzahl von ringförmigen Kühlrippen (62a - 62d; 63a - 63c) ausgebildet ist.
28. Das reflektoroptische System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einer Vielzahl von Halbleiterlichtquellen (70) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei: der Reflektorkörper (30) aus einem optischen Glas oder einem Wärme- und/oder UV-beständigem Spritzgusskunststoffmaterial gebildet ist.
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