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AT519119B1 - Beleuchtungseinrichtung eines kraftfahrzeugscheinwerfers - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung eines kraftfahrzeugscheinwerfers Download PDF

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AT519119B1
AT519119B1 ATA51057/2016A AT510572016A AT519119B1 AT 519119 B1 AT519119 B1 AT 519119B1 AT 510572016 A AT510572016 A AT 510572016A AT 519119 B1 AT519119 B1 AT 519119B1
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Zorn Jürgen
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Zkw Group Gmbh
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Priority to EP17787308.0A priority patent/EP3545229B1/de
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Abstract

Beleuchtungseinrichtung (1) umfassend: - eine erste Lichtquellenanordnung (2) - eine nach der ersten Lichtquellenanordnung (2) angeordnete Lichtformeinrichtung (3), - einen ersten Reflektor (4, 4‘) mit einem ersten Brennpunkt (f1) und einen zweiten Reflektor (5, 5‘) mit einem zweiten Brennpunkt (f2), - eine zusätzliche zweite Lichtquellenanordnung (6), welche außerhalb an dem zweiten Reflektor (5, 5‘) angeordnet ist, wobei am zweiten Reflektor (5, 5‘) hierfür eine Aussparung vorgesehen ist, und - eine in der Austrittsöffnung des zweiten Reflektors (5, 5‘) positionierte Abschlussscheibe (8), wobei das von der ersten Lichtquellenanordnung (2) emittierte Licht über die Lichtformeinrichtung (3) auf den ersten Reflektor (4, 4‘) gerichtet wird, wobei der erste Reflektor (4, 4‘) die Lichtstrahlen auf den zweiten Reflektor (5, 5‘) umlenkt, und die von dem zweiten Reflektor (5, 5‘) reflektierten Lichtstrahlen in eine gewünschte Austrittsrichtung durch die Abschlussscheibe (8) in Form einer definierten Lichtverteilung ausgeworfen werden, wobei die zweite Lichtquellenanordnung (6) eine zusätzliche Lichtabgabe in die gewünschte Austrittsrichtung auswirft.

Description

Patentamt
Beschreibung
BELEUCHTUNGSEINRICHTUNG EINES KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFERS [0001] Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers.
[0002] Zahlreiche Anordnungen und Konfigurationen von reflektiven und/oder refraktiven Elementen und einer Lichtquelle zur Umsetzung einer definierten Lichtverteilung sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
[0003] Unter anderem zeigt die DE 10 2005 054 660 A1 eine Vorrichtung, bei welcher der Nutzungsfaktor eines Lichtstrahlenbündels aus einem Licht emittierenden Element verbessert und kontrolliert werden kann, wobei hierzu eine spezielle Form einer Reflexionsfläche eines primären Reflektors in einer Konfiguration vorgesehen ist, in der eine Fahrzeugleuchtvorrichtung einen primären und einen sekundären Reflektor umfasst.
[0004] Weiters offenbart die Patentschrift US 7,207,705 B2 einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem ersten und zweiten Reflektor, und einem zusätzlichen dritten Reflektor, der unterhalb einer Lichtquelle angeordnet ist, um eine definierte Lichtverteilung zu erzielen und den Nutzungsfaktor eines Lichtstrahlenbündels aus einem lichtemittierenden Element zu verbessern.
[0005] Ganz allgemein besteht jedoch der Wunsch nach mehr Funktionalitäten, um eine definierte bzw. anpassbare Lichtverteilung vor einem Fahrzeug zu gestalten.
[0006] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung mit variabler Ausgestaltungsmöglichkeit der Überlagerungsbereiche innerhalb einer gesetzeskonformen Lichtverteilung bereitzustellen.
[0007] Diese Aufgabe wird mit einer eingangs genannten Beleuchtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß die Beleuchtungsvorrichtung umfasst:
[0008] - eine erste Lichtquellenanordnung umfassend zumindest eine Lasereinrichtung und zumindest eine ein Lichtkonversionselement aufweisende Leuchtfläche, [0009] - eine nach der ersten Lichtquellenanordnung angeordnete Lichtformeinrichtung, [0010] - einen ersten Reflektor mit einem ersten Brennpunkt und einen zweiten Reflektor mit einem zweiten Brennpunkt, wobei die beiden Reflektoren ein Optiksystem bilden, [0011] - eine zusätzliche zweite Lichtquellenanordnung, welche in Bezug auf die reflektierende Fläche des zweiten Reflektors außerhalb an dem zweiten Reflektor angeordnet ist, wobei am zweiten Reflektor hierfür eine Aussparung vorgesehen ist, damit das von der zweiten Lichtquellenanordnung abgestrahlte Licht im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die von dem zweiten Reflektor reflektierten Lichtstrahlen ausgeworfen wird, und [0012] - eine in der Austrittsöffnung des zweiten Reflektors positionierte Abschlussscheibe zur Nutzung einer gemeinsamen Projektion der ersten und zweiten Lichtquellenanordnung, [0013] wobei das von der ersten Lichtquellenanordnung emittierte Licht über die Lichtformeinrichtung auf den der ersten Lichtquellenanordnung in Abstrahlrichtung gegenüberliegenden ersten Reflektor gerichtet wird, wobei der erste Reflektor die Lichtstrahlen in dem ersten Brennpunkt gebündelt auf den zweiten Reflektor umlenkt, welcher derart ausgebildet und zum ersten Reflektor angeordnet ist, dass der erste Brennpunkt des ersten Reflektors mit dem zweiten Brennpunkt des zweiten Reflektors im Wesentlichen zusammenfällt, und die von dem zweiten Reflektor reflektierten Lichtstrahlen in eine gewünschte Austrittsrichtung, vorzugsweise Fahrtrichtung, durch die Abschlussscheibe in Form einer definierten Lichtverteilung ausgeworfen werden, wobei die zweite Lichtquellenanordnung eine zusätzliche Lichtabgabe mit einer von der ersten Lichtquellenanordnung verschiedenen Abstrahlcharakteristik durch die Aussparung im zweiten Reflektor und die Abschlussscheibe in die gewünschte Austrittsrichtung auswirft.
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Patentamt [0014] Die gesetzeskonforme Lichtverteilung ist hierbei aus einem zentralen Bereich, welcher im Wesentlichen durch die erste Lichtquellenanordnung gebildet wird, und einem Randbereich, welcher im Wesentlichen durch die zweite Lichtquellenanordnung gebildet wird, zusammengesetzt. Durch die Anordnung bzw. die variable Zuschaltung der zweiten Lichtquellenanordnung kann der Randbereich der gesetzeskonformen Lichtverteilung gestaltet werden.
[0015] Der Vorteil bei der Benutzung einer Lasereinrichtung bzw. Laserlichtquelle ist die einhergehende hohe Leuchtdichte, um einen Spot mit großer Beleuchtungsstärke hervorzurufen, wobei eine zusätzliche Lichtquelle, die beliebig zur erzeugten Lichtverteilung zugeschaltet werden kann, für einen gewünschten hohen Lichtstrom sorgt.
[0016] Vorteilhafterweise ist die zumindest eine zweite Lichtquellenanordnung in einem Bereich des zweiten Reflektors angeordnet, in welchem im Wesentlichen kein Licht der ersten Lichtquellenanordnung von dem ersten Reflektor hingelenkt wird, um die nicht genutzte Reflexionsfläche bzw. Lichtabstrahlfläche für mögliche Lichtfunktionen zu nutzen, bei nahezu gleichbleibender Baugröße der Vorrichtung.
[0017] Durch die oben beschriebene, gewählte Position für die zweite Lichtquellenanordnung wird gewährleistet, dass das abgestrahlte Licht der zweiten Lichtquellenanordnung ohne einen Umlenkungs- bzw. Reflexionsvorgang an dem ersten oder zweiten Reflektor durch die Abschlussscheibe ausgeworfen wird.
[0018] Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Lichtquellenanordnung zumindest eine Lichtquelle umfasst.
[0019] Weiters ist es günstig, wenn die zumindest eine Lichtquelle der zweiten Lichtquellenanordnung als LED-Lichtquelle ausgebildet ist.
[0020] Solche LED-Lichtquellen, welche eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen, kommen vermehrt in modernen Fahrzeugscheinwerfern zum Einsatz, und sorgen für hohen Lichtstromgewinn bei gleichzeitig geringer Beleuchtungsstärkenerhöhung. Hierbei können Standard-LEDs sowie Hochstrom-LEDs verwendet werden.
[0021] Vorteilhaft ist es, wenn der erste Reflektor als hyperbolischer Reflektor mit einem ersten Brennpunkt und einem ersten virtuellen Brennpunkt ausgebildet ist.
[0022] Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Lichtformeinrichtung derart ausgebildet ist, dass das Licht der ersten Lichtquellenanordnung als Lichtstrahlen auf den ersten virtuellen Brennpunkt des ersten Reflektors konzentriert ist.
[0023] Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Reflektor als parabolischer Reflektor mit einem ersten Brennpunkt ausgebildet ist.
[0024] Dabei ist es von Vorteil, wenn die Lichtformeinrichtung als Kollimator ausgebildet ist, wobei der Kollimator die Lichtstrahlen der ersten Lichtquellenanordnung als parallele Lichtstrahlen auf den ersten Reflektor wirft.
[0025] Bei einer weiteren Ausführungsform der zweite Reflektor als parabolischer Reflektor mit einem zweiten Brennpunkt ausgebildet ist.
[0026] Weiters kann vorgesehen sein, dass der zweite Reflektor als hyperbolischer Reflektor mit einem zweiten Brennpunkt und einem zweiten virtuellen Brennpunkt ausgebildet ist, wobei der zweite virtuelle Brennpunkt nicht auf einer gemeinsamen Achse mit allen anderen jeweils vorhandenen Brennpunkten liegen muss, oder anders gesagt müssen nicht alle vorhandenen Brennpunkte auf einer gemeinsamen Achse liegen.
[0027] Es ist vorteilhaft, wenn die zumindest eine Lichtquelle der zweiten Lichtquellenanordnung im zweiten virtuellen Brennpunkt des zweiten Reflektors angeordnet ist.
[0028] Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Lichtquellenanordnung einen TIR-Optikkörper umfasst.
[0029] Es ist zweckmäßig, wenn die Abschlussscheibe eben bzw. plan ausgebildet ist.
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Patentamt [0030] Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Reflektor als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet ist.
[0031] Vorteilhafterweise ist der zweite Reflektor als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet.
[0032] Weiters ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem ersten Reflektor und dem zweiten Reflektor für die Umsetzung bzw. Optimierung einer Hell/Dunkel-Linie eine Strahlenblende vorgesehen ist.
[0033] Eine praxisgerechte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Reflektor aktive und/oder passive Sicherheitssysteme, beispielsweise bezüglich Laserstrahlung, aufweist.
[0034] Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das aus dem ersten und zweiten Reflektor gebildete Optiksystem einstückig ausgebildet ist.
[0035] Weiters kann vorgesehen sein, dass das aus dem ersten und zweiten Reflektor gebildete Optiksystem, der TIR-Optikkörper der zweiten Lichtquellenanordnung und die Lichtformeinrichtung einstückig ausgebildet sind.
[0036] Vorteilhafterweise weist die Abschlussscheibe einen oder mehrere optische Bereiche auf, die als lichtformende Projektionsoptiken ausgebildet sind, um einfallende Lichtstrahlen horizontal und/oder vertikal parallel auszurichten.
[0037] Es ist natürlich klar, dass nicht alle einfallenden Lichtstrahlen auf einen dieser optischen Bereiche parallel ausgerichtet werden, sondern diejenigen, die im Wesentlichen vom Brennpunkt des jeweiligen optischen Bereichs auf diesen einfallen.
[0038] Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Abschlussscheibe vollständig aus einem oder mehreren optischen Bereichen aufgebaut, und kann mit dem Optiksystem einstückig ausgebildet sein.
[0039] Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion „Fernlicht eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion „Fernlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt.
[0040] Bei einer vorteilhaften Variante kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion „Abblendlicht eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion „Abblendlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt.
[0041] Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion „Nebellicht eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion „Nebellicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Nebellichtverteilung erzeugt.
[0042] Weiter kann es günstig sein, wenn eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion „Tagfahrlicht eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion „Tagfahrlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Tagfahrlichtverteilung erzeugt.
[0043] Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigt [0044] Fig. 1 eine Querschnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform, [0045] Fig. 2 eine Querschnittansicht eines weiteren Beispiels der Erfindung, [0046] Fig. 3 eine Querschnittansicht einerweiteren beispielhaften Ausführungsform,
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Patentamt [0047] Fig. 4 eine Querschnittansicht eines weiteren möglichen Beispiels, [0048] Fig. 5 eine Seitenansicht einerweiteren beispielhaften Ausführungsform, und [0049] Fig. 6 einen Querschnitt durch die beispielhafte Ausführungsform aus Fig. 5 mit einer Strahlenblende.
[0050] In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einer ersten Lichtquellenanordnung 2 dargestellt, welche mit einer Lasereinrichtung 2a und einem Lichtkonversionselement 2b ausgestattet ist.
[0051] Da Lasereinrichtungen in der Regel kohärentes, monochromatisches Licht bzw. Licht in einem engen Wellenlängenbereich abstrahlen, aber bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer im Allgemeinen für das abgestrahlte Licht weißes Mischlicht bevorzugt bzw. gesetzlich vorgeschrieben ist, sind in Abstrahlrichtung der Lasereinrichtung 2a sogenannte Lichtkonversionselemente 2b zur Umwandlung von im Wesentlichen monochromatischem Licht in weißes bzw. polychromatisches Licht angeordnet, wobei unter „weißes Licht Licht einer solchen Spektralzusammensetzung verstanden wird, welches beim Menschen den Farbeindruck „weiß hervorruft. Dieses Lichtkonversionselement 2b ist zum Beispiel in Form eines oder mehrerer Photolumineszenzkonverter bzw. Photolumineszenzelemente ausgebildet, wobei einfallende Laserstrahlen der Lasereinrichtung 2a auf das in der Regel Photolumineszenzfarbstoff aufweisende Lichtkonversionselement 2b auftreffen und diesen Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz anregen, und dabei Licht in einer dem Licht der einstrahlenden Lasereinrichtung 2a verschiedenen Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereiche abgibt. Die Lichtabgabe des Lichtkonversionselements 2b weist dabei im Wesentlichen Charakteristiken eines Lambert'schen Strahlers auf.
[0052] Bei Lichtkonversionselementen 2b wird zwischen reflektiven und transmissiven Konversionselementen unterschieden.
[0053] Die Begriffe „reflektiv und „transmissiv beziehen sich hierbei auf den Blauanteil des konvertierten weißen Lichts. Bei einem transmissiven Aufbau ist die Hauptausbreitungsrichtung des Blaulichtanteils nach dem Durchtritt durch das Konvertervolumen bzw. Konversionselements im Wesentlichen gleichgerichtet zur Ausbreitungsrichtung des Ausgangslaserstrahls. Bei einem reflektiven Aufbau wird der Laserstrahl an einer dem Konversionselement zurechenbaren Grenzfläche reflektiert bzw. umgelenkt, sodass der Blaulichtanteil eine andere Ausbreitungsrichtung aufweist als der Laserstrahl, welcher in der Regel als blauer Laserstrahl ausgeführt ist.
[0054] Die Erfindung ist sowohl für transmissive als auch für reflexive Konversionselementen prinzipiell geeignet, wobei in den beispielhaften Figuren ein transmissives Lichtkonversionselement 2b eingezeichnet ist.
[0055] In Abstrahlrichtung der ersten Lichtquellenanordnung 2 ist nach der ersten Lichtquellenanordnung 2 eine Lichtformeinrichtung 3 angeordnet, um das abgestrahlte Licht des Lichtkonversionselements auf einen virtuellen Brennpunkt f3 des der ersten Lichtquellenanordnung 2 in Abstrahlrichtung gegenüberliegenden ersten Reflektors 4, 4' zu konzentrieren, welcher in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel als hyperbolischer Reflektor 4 bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet ist, wobei ein Vorteil eines hyperbolischen Reflektors die Möglichkeit einer erhöhten Strahlenbündelung und Bauraumverkleinerung ist. Das von dem ersten Reflektor 4, 4' reflektierte Licht wird in einem ersten Brennpunkt f1 des ersten Reflektors 4, 4' gebündelt auf den zweiten Reflektor 5, 5' umgelenkt, welcher derart ausgebildet und zum ersten Reflektor 4, 4' angeordnet ist, dass der erste Brennpunkt f1 des ersten Reflektors 4, 4' mit dem zweiten Brennpunkt f2 des zweiten Reflektors 5, 5' im Wesentlichen zusammenfällt, wobei der zweite Reflektor 5, 5' in dem in Fig. 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel als parabolischer Reflektor 5' bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet ist. Die von dem ersten Reflektor 4, 4' reflektierten Lichtstrahlen werden von dem zweiten Reflektor 5, 5' als im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen durch die Abschlussscheibe 8, welche bei einer parabolischen Ausführung des zweiten Reflektors 5' eben bzw. plan ausgebildet sein kann, und in Form einer definierten Lichtverteilung in eine gewünschte Austrittsrichtung ausgeworfen, wobei beispielhafte Strahlengänge in Fig. 1 abgebildet sind. Da die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von
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Kraftfahrzeugscheinwerfern beschränkt ist und unter anderem auf Kraftfahrzeugnebelscheinwerfer, Kraftfahrzeugfahrtrichtungsanzeigescheinwerfer, Tagfahrlichtscheinwerfer, Signalvorrichtungen, Kraftfahrzeugheckscheinwerfer und/oder Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer für Fernlicht und/oder Abblendlicht, sowie auf bestimmte Leuchteinheiten in denselben angewendet werden kann, ist die gewünschte Austrittsrichtung abhängig von dem jeweiligen Einsatzgebiet des Kraftfahrzeugscheinwerfers, in dem die Erfindung angewendet wird, wobei die Aufzählung der möglichen Kraftfahrzeugscheinwerfer nicht erschöpfend ist.
[0056] Zur Umsetzung bzw. Optimierung einer Hell/Dunkel-Linie für eine abgeblendete Lichtverteilung ist eine Strahlenblende 7 zwischen dem ersten und dem zweiten Reflektor 4, 4', 5, 5' vorgesehen, wie in Fig. 1 und 6 schematisch dargestellt und um den Brennpunkt positioniert.
[0057] Resultierend aus der Anordnung des ersten Reflektors 4, 4' und des zweiten Reflektors 5, 5' zueinander, ist im Bereiche nahe der Strahlenblende 7 bzw. dem ersten und zweiten Brennpunkt f1, f2 ein im Wesentlichen nicht optisch genutzter Abschnitt des zweiten Reflektors 5, 5', an dem keine Lichtstrahlen der ersten Lichtquellenanordnung 2 von dem ersten Reflektor 4, 4' hingelenkt werden. In diesem Bereich ist die Austrittsöffnung der zweiten Lichtquellenanordnung 6 in einer dafür vorgesehenen Aussparung des zweiten Reflektors 5, 5' angeordnet, welche als TIR-Optikkörper 6b mit zumindest einer LED-Lichtquelle 6a ausgebildet ist, wobei diese zweite Lichtquellenanordnung 6 eine zusätzliche Lichtabgabe mit einer von der ersten Lichtquellenanordnung 2 verschiedene Abstrahlcharakteristik in die gewünschte Austrittsrichtung auswirft.
[0058] Hierbei kann das von der zweiten Lichtquellenanordnung 6 abgestrahlte Licht ohne Umlenkungen im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die von dem zweiten Reflektor 5, 5' reflektierten Lichtstrahlen ausgeworfen werden.
[0059] Abgesehen von LED-Lichtquellen für die zweite Lichtquellenanordnung 6 sind auch andere Lichtquellen einsetzbar, die eine von der Lichtquellenanordnung 2 verschiedene Abstrahlcharakteristik aufweisen. Hierfür könnten klassische Halogenlampen od. HID-Gasentladungslampen mit nachgeschaltetem Strahlformungselement (beispielshaft in Form von klassischen Freiformreflektoren) zur Erzeugung einer ergänzenden Lichtverteilung verwendet werden. Die Verwendung von Hochstrom-LED-Lichtquellen bietet jedoch den Vorteil von hohem Lichtstrom bei kleiner Lichtaustrittsfläche.
[0060] Im Reflexionsbereich des Strahlenbündels am ersten Reflektor 4, 4' können, wie beispielsweise in Fig. 6 zu sehen, als passives Sicherheitssystem 9 Störungen eingebracht werden, wie zum Beispiel Oberflächenstrukturierungen, Stufen oder ein Loch, die in einem Fehlerfall ein Austreten von Laserstrahlen der Lasereinrichtung 2a verhindern oder reduzieren. Der gleiche Bereich kann auch für die Platzierung eines aktives Sicherheitssystemes genutzt werden. Da bei dem ersten Reflektor 4, 4' - vor allem als hyperbolischer Reflektor 4 bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgeführt - eine Bündelung der Lichtstrahlen zu dem ersten virtuellen Brennpunkt f3 des ersten Reflektors 4 forciert wird und der Reflexionsbereich der Lichtstrahlen am ersten Reflektor 4 nicht direkt im Lichtaustrittsbereich des optischen Gesamtsystems positioniert ist, können die notwendigen Störstrukturen des Sicherheitssystemes 9 klein gehalten werden.
[0061] Weitere Möglichkeiten oder Erweiterungen des Lasersicherheitskonzeptes sind zum Beispiel sogenannte „Strahlungsfallen, welche als laserlichtabsorbierende Schicht an der Reflexionsfläche des ersten Reflektors 4, 4' außen anliegt und im Falle einer Fehlfunktion oder Beschädigung des Lichtkonversionselements 2b weißes Mischlicht transmittiert und Laserlicht absorbiert.
[0062] Ein weiteres Beispiel eines Lasersicherheitskonzepts sind in sicherheitsrelevanten Positionen angeordnete Lichtsensoren, die jeweils Lichtintensitäten des von der Lasereinrichtung 2a emittierten Lichts und Lichtintensitäten des von dem Lichtkonversionselement 2b emittierten Lichts an diesen Positionen mit gespeicherten, im fehlerfreien Betrieb gemessene Referenzintensitäten der jeweiligen Strahlungsarten vergleichen, wobei bei Überschreitung einer vorher
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Patentamt eingestellten, erlaubten Abweichung die Lasereinrichtung 2a selbsttätig ausgeschaltet werden.
[0063] Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, wie in Fig. 2 dargestellt, kann der erste Reflektor 4, 4' als parabolischer Reflektor 4' bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIROptik ausgebildet sein, wobei der zweite Reflektor 5, 5' als parabolischer Reflektor 5' bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet ist. Die prinzipielle Anordnung ist im Wesentlichen die Gleiche, wie das in Fig. 1 gezeigte und oben beschriebene Beispiel.
[0064] In Fig. 3 ist eine weitere Kombination der Bauarten der Reflektoren gezeigt, wobei der erste Reflektor 4, 4' als hyperbolischer Reflektor 4 bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIROptik ausgebildet und der zweite Reflektor 5, 5' als hyperbolischer Reflektor 5 bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik mit einem zweiten virtuellen Brennpunkt f4 ausgebildet ist. Beispielhafte Strahlengänge mit Zuhilfenahme des zweiten virtuellen Brennpunkts f4 sind ebenfalls in Fig. 3 gezeigt, wobei die prinzipielle Anordnung im Wesentlichen äquivalent zu den vorherigen Beispielen ist, und wobei im Allgemeinen nicht alle vorhandenen Brennpunkte f 1, f2, f3, f4 auf einer gemeinsamen Achse liegen müssen. Hierbei ist die Abschlussscheibe 8 bei einer hyperbolischen Ausführung des zweiten Reflektors 5 als Linse bzw. Projektionslinse ausgebildet, um eine definierte Lichtverteilung zu erzeugen. Hierbei kann die Abschlussscheibe 8 einen oder mehrere unterschiedliche Bereiche aufweisen, die als Projektionsoptiken ausgebildet sind, um einfallende Lichtstrahlen horizontal und/oder vertikal parallel auszurichten.
[0065] Ganz allgemein lässt sich sagen, dass die Abschlussscheibe 8 den Zweck hat, die einfallenden Lichtstrahlen bzw. Lichtstrahlenbündel derart zu formen, dass parallele Lichtstrahlen bzw. Lichtstrahlenbündel ausgeworfen werden, um dadurch eine gesetzeskonforme Lichtverteilung zu erzeugen. Dies kann auch die zweite Lichtquellenanordnung 6 betreffen, da der TIROptikkörper der zweiten Lichtquellenanordnung 6 die Lichtstrahlen nur im begrenzten Maß parallel ausrichtet, wobei die Abschlussscheibe 8 in dem Bereich, bei dem die Lichtstrahlen der zweiten Lichtquellenanordnung 6 einfallen, ebenfalls ausgebildet ist, um die Lichtstrahlen parallel auszurichten bzw. zu formen. Hierzu ist es nicht notwendig, dass die Lichtquelle 6a der zweiten Lichtquellenanordnung 6 im Brennpunkt bzw. der Brennebene der Abschlussscheibe 8 bzw. dem jeweiligen optischen Bereich der Abschlussscheibe 8 angeordnet ist, sondern im Wesentlichen die Emissionsfläche des TIR-Optikköpers 6b, wobei hierbei der Brennpunkt bzw. Brennebene desjenigen Bereichs der Abschlussscheibe 8 gemeint ist, bei dem die Lichtstrahlen der zweiten Lichtquellenanordnung 6 im Wesentlichen einfallen.
[0066] Ein weiteres mögliches Beispiel ist in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem ist der erste Reflektor 4, 4' als parabolischer Reflektor 4' bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet und der zweite Reflektor 5, 5' als hyperbolischer Reflektor 5' bzw. als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik. Beispielhafte Strahlengänge mit Zuhilfenahme des zweiten virtuellen Brennpunkts f4 sind ebenfalls in Fig. 4 gezeigt, wobei die prinzipielle Anordnung im Wesentlichen äquivalent zu den vorherigen Beispielen ist.
[0067] Ebenso sind auch Konfigurationen möglich, bei denen jeweils nur einer der beiden Reflektoren 4, 4', 5, 5' als totalreflektierende Fläche eine TIR-Optik ausgebildet ist und der andere nicht.
[0068] Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Erfindung zur Erzeugung der Lichtfunktion „Fernlicht eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 1 bei dieser Lichtfunktion „Fernlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 1 in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt, wobei hierzu die zweite Lichtquellenanordnung 6 als zuschaltbares Fernlicht fungieren kann.
[0069] Bei einer weiteren Ausführung kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Erzeugung der Lichtfunktion „Abblendlicht eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion „Abblendlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 1 in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt.
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Patentamt [0070] In einem weiteren Beispiel kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Erzeugung der Lichtfunktion „Nebellicht eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 1 bei dieser Lichtfunktion „Nebellicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 1 in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Nebellichtverteilung oder eine Schlechtwetterlichtverteilung erzeugt.
[0071] Bei einer weiteren Ausführung kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Erzeugung der Lichtfunktion „Tagfahrlicht eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 1 bei dieser Lichtfunktion „Tagfahrlicht eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 1 in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Tagfahrlichtverteilung erzeugt.
[0072] Die oben genannten, aufgezählten Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen sind nicht abschließend, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen auch Kombinationen dieser Lichtfunktionen erzeugen kann und/oder nur eine Teillichtverteilung erzeugt, also beispielsweise nur einen Teil einer Fern-, Abblend-, Nebel- oder Tagfahrlichtverteilung.
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Patentamt
BEZUGSZEICHENLISTE
.........Beleuchtungseinrichtung
.........erste Lichtquellenanordnung
2a.......Lasereinrichtung
2b.......Lichtkonversionselement
.........Lichtformeinrichtung
.........erster Reflektor (hyperbolisch)
4'........erster Reflektor (parabolisch)
.........zweiter Reflektor (hyperbolisch)
5'........zweiter Reflektor (parabolisch)
.........zweite Lichtquellenanordnung
6a.......LED-Lichtquelle
6b.......TIR-Optikkörper
.........Strahlenblende
.........Abschlussscheibe
.........Sicherheitssystem f1........erster Brennpunkt f2........zweiter Brennpunkt f3........erster virtueller Brennpunkt f4........zweiter virtueller Brennpunkt

Claims (26)

  1. Patentamt
    Patentansprüche
    1. Beleuchtungseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, welche Beleuchtungseinrichtung (1) umfasst:
    - eine erste Lichtquellenanordnung (2) umfassend zumindest eine Lasereinrichtung (2a) und zumindest eine ein Lichtkonversionselement aufweisende Leuchtfläche (2b),
    - eine nach der ersten Lichtquellenanordnung (2) angeordnete Lichtformeinrichtung (3),
    - einen ersten Reflektor (4, 4') mit einem ersten Brennpunkt (f1) und einen zweiten Reflektor (5, 5') mit einem zweiten Brennpunkt (f2), wobei die beiden Reflektoren (4, 4', 5, 5') ein Optiksystem bilden,
    - eine zusätzliche zweite Lichtquellenanordnung (6), welche in Bezug auf die reflektierende Fläche des zweiten Reflektors (5, 5') außerhalb an dem zweiten Reflektor (5, 5j angeordnet ist, wobei am zweiten Reflektor (5, 5') hierfür eine Aussparung vorgesehen ist, damit das von der zweiten Lichtquellenanordnung (6) abgestrahlte Licht im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die von dem zweiten Reflektor (5, 5') reflektierten Lichtstrahlen ausgeworfen wird, und
    - eine in der Austrittsöffnung des zweiten Reflektors (5, 5') positionierte Abschlussscheibe (8) zur Nutzung einer gemeinsamen Projektion der ersten und zweiten Lichtquellenanordnung (2, 6), wobei das von der ersten Lichtquellenanordnung (2) emittierte Licht über die Lichtformeinrichtung (3) auf den der ersten Lichtquellenanordnung (2) in Abstrahlrichtung gegenüberliegenden ersten Reflektor (4, 4') gerichtet wird, wobei der erste Reflektor (4, 4') die Lichtstrahlen in dem ersten Brennpunkt (f1) gebündelt auf den zweiten Reflektor (5, 5') umlenkt, welcher derart ausgebildet und zum ersten Reflektor (4, 4j angeordnet ist, dass der erste Brennpunkt (f1) des ersten Reflektors (4, 4j mit dem zweiten Brennpunkt (f2) des zweiten Reflektors (5, 5j im Wesentlichen zusammenfällt, und die von dem zweiten Reflektor (5, 5j reflektierten Lichtstrahlen in eine gewünschte Austrittsrichtung, vorzugsweise Fahrtrichtung, durch die Abschlussscheibe (8) in Form einer definierten Lichtverteilung ausgeworfen werden, wobei die zweite Lichtquellenanordnung (6) eine zusätzliche Lichtabgabe mit einer von der ersten Lichtquellenanordnung (2) verschiedenen Abstrahlcharakteristik durch die Aussparung im zweiten Reflektor (5, 5j und die Abschlussscheibe (8) in die gewünschte Austrittsrichtung auswirft.
  2. 2. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Lichtquellenanordnung (6) in einem Bereich des zweiten Reflektors (5, 5j angeordnet ist, in welchem im Wesentlichen kein Licht der ersten Lichtquellenanordnung (2) von dem ersten Reflektor (4, 4') hingelenkt wird.
  3. 3. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquellenanordnung (6) zumindest eine Lichtquelle (6a) umfasst.
  4. 4. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (6a) der zweiten Lichtquellenanordnung (6) als LED-Lichtquelle ausgebildet ist.
  5. 5. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (4, 4') als hyperbolischer Reflektor (4) mit einem ersten Brennpunkt (f1) und einem ersten virtuellen Brennpunkt (f3) ausgebildet ist.
  6. 6. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtformeinrichtung (3) derart ausgebildet ist, dass das Licht der ersten Lichtquellenanordnung (2) als Lichtstrahlen auf den ersten virtuellen Brennpunkt (f3) des ersten Reflektors (4) konzentriert ist.
  7. 7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (4, 4') als parabolischer Reflektor (4') mit einem ersten Brennpunkt (f 1) ausgebildet ist.
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    Patentamt
  8. 8. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtformeinrichtung (3) als Kollimator (3) ausgebildet ist, wobei der Kollimator (3) die Lichtstrahlen der ersten Lichtquellenanordnung (2) als parallele Lichtstrahlen auf den ersten Reflektor (4') wirft.
  9. 9. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (5, 5') als parabolischer Reflektor (5j mit einem zweiten Brennpunkt (f2) ausgebildet ist.
  10. 10. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (5, 5j als hyperbolischer Reflektor (5) mit einem zweiten Brennpunkt (f2) und einem zweiten virtuellen Brennpunkt (f4) ausgebildet ist.
  11. 11. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (6a) der zweiten Lichtquellenanordnung (6) im zweiten virtuellen Brennpunkt (f4) des zweiten Reflektors (5) angeordnet ist.
  12. 12. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquellenanordnung (6) einen TIR-Optikkörper (6b) umfasst.
  13. 13. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (8) eben bzw. plan ausgebildet ist.
  14. 14. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (4, 4') als totalreflektierende Fläche einer TIR-Optik ausgebildet ist.
  15. 15. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (5, 5') als totalreflektierende Fläche einer TIR- Optik ausgebildet ist.
  16. 16. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Reflektor (4, 4') und dem zweiten Reflektor (5, 5') für die Umsetzung bzw. Optimierung einer Hell/Dunkel-Linie eine Strahlenblende (7) vorgesehen ist.
  17. 17. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (4, 4') aktive und/oder passive Sicherheitssysteme (9) aufweist.
  18. 18. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten und zweiten Reflektor (4, 4', 5, 5') gebildete Optiksystem einstückig ausgebildet ist.
  19. 19. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten und zweiten Reflektor (4, 4', 5, 5') gebildete Optiksystem, der TIR-Optikkörper (6b) der zweiten Lichtquellenanordnung (6) und die Lichtformeinrichtung (3) einstückig ausgebildet sind.
  20. 20. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (8) einen oder mehrere optische Bereiche aufweist, die als lichtformende Projektionsoptiken ausgebildet sind, um einfallende Lichtstrahlen horizontal und/oder vertikal parallel auszurichten.
  21. 21. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussscheibe (8) vollständig aus einem oder mehreren optischen Bereichen aufgebaut ist.
  22. 22. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Erzeugung der Lichtfunktion „Fernlicht verwendet werden kann.
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    Patentamt
  23. 23. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Erzeugung der Lichtfunktion „Abblendlicht verwendet werden kann.
  24. 24. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Erzeugung der Lichtfunktion „Nebellicht verwendet werden kann.
  25. 25. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Erzeugung der Lichtfunktion „Tagfahrlicht verwendet werden kann.
  26. 26. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer oder mehreren Beleuchtungseinrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
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