DE102007052746A1

DE102007052746A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102007052746A1
Application number: DE102007052746A
Authority: DE
Inventors: Mirco Dr. Götz; Franz-Josef Kalze; Michael Dr. Kleinkes; Wolfgang Dr. Pohlmann; Thomas Dr. Vieregge
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-05-07
Also published as: EP2210037A1; WO2009059990A1; EP2210037B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lichtmodul, enthaltend eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen und eine den LED-Lichtquellen zugeordnete Optikeinheit, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines im Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekts, mit einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von einem von der Sensoreinrichtung bereitgestellten Sensorsignal und/oder einem Schaltsignal einer Schalteinrichtung das Lichtmodul ansteuert zur Abstrahlung eines vorgegebenen Lichtbündels, wobei das Lichtmodul eine erste Zelle, enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle, aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit der Optikeinheit ein erstes breites Lichtbündel zur Erzeugung einer Autobahnlichtverteilung erzeugt wird und dass das Lichtmodul mindestens eine zweite Zelle, enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle, aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit derselben Optikeinheit mindestens ein weiteres breites Lichtbündel erzeugbar ist, das sich oberhalb des ersten breiten Lichtbündels unmittelbar anschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lichtmodul enthaltend eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen und eine den LED-Lichtquellen zugeordnete Optikeinheit, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines im Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekts, mit einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von einem von der Sensoreinrichtung bereitgestellten Sensorsignal und/oder einem Schaltsignal einer Schalteinrichtung das Lichtmodul ansteuert zur Abstrahlung eines vorgegeben Lichtbündels.
Aus der DE 10 2005 041 234 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung mindestens zwei Gruppen von LED-Lichtquellen aufweist, die jeweils auf einem Substrat zu einem LED-Feld matrixartig zusammengefasst sind. Den LED-Feldern ist jeweils eine Optikeinheit vorgelagert, die eine solche Abbildungscharakteristik aufweisen, dass Lichtbündel unterschiedlichen Raumwinkels abgestrahlt werden, die durch Überlagerung eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugen. Der bekannte Scheinwerfer weist somit ein Lichtmodul mit mehreren LED-Feldern und Optikeinheiten auf, so dass das Lichtmodul relativ aufwändig ausgebildet ist.
Aus der DE 10 2004 042 092 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lichtmodul bekannt, das eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen aufweist, die auf einem Substrat zu einem LED-Feld zusammengefasst sind. Ferner weist der Scheinwerfer eine Sensoreinrichtung auf, mittels derer Objekte in dem Fahrzeugvorfeld erfasst werden können. Die Sensoreinrichtung ist mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet, die in Abhängigkeit von dem Sensorsignal einzelne LED-Lichtquellen des LED-Feldes derart ansteuert, dass ein mittels des Lichtmoduls abgestrahlte Lichtbündel Aussparungsbereiche dort aufweist, wo ein entgegenkommender Verkehrsteilnehmer bzw. vorausfahrender Verkehrsteilnehmer geblendet würde. Der bekannte Scheinwerfer ermöglicht somit die Erzeugung einer Lichtverteilung, die mit Ausnahme des Aussparungsbereichs einen großen Teil des Fahrzeugvorfelds ausleuchtet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise eine verbesserte Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes gewährleistet ist, ohne dass eine Blendung von im Fahrzeugvorfeld befindlichen Verkehrsteilnehmern erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul eine erste Zelle enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit der Optikeinheit ein erstes breites Lichtbündel zur Erzeugung einer Autobahnlichtverteilung erzeugt wird, und dass das Lichtmodul mindestens eine zweite Zelle enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit derselben Optikeinheit mindestens ein weiteres breites Lichtbündel erzeugbar ist, das sich oberhalb des ersten breiten Lichtbündels unmittelbar anschließt.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf einfache Weise ein Lichtmodul geschaffen wird, das in Ergänzung zu einer von einem weiteren Lichtmodul erzeugten Basislichtverteilung einen vergrößerten Fahrzeugvorfeldraum ausleuchtet. Dadurch, dass mehrere Zellen vorgesehen sind, denen eine gemeinsame Optikeinheit derart zugeordnet ist, dass mindestens zwei breite Lichtbündel erzeugbar sind, kann eine Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung variabel in vertikaler Richtung – und zwar in Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation – verschoben werden. Eine erste Zelle des Lichtmoduls dient zur Generierung einer Autobahnlichtverteilung, die einer Basislichtverteilung überlagert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Zellen des Lichtmoduls sowie die Optikeinheit derart ausgebildet, dass mindestens zwei breite Lichtbündel abgestrahlt werden, die jeweils unter einem horizontalen Grenzwinkel von mindestens 8° und unter einem vertikalen Grenzwinkel von maximal 1° auf das Fahrzeugvorfeld treffen. Vorteilhaft können hierdurch relativ breite Lichtflecken auf einem Messschirm erzeugt werden, so dass durch Aufschaltung der übereinander angeordneten breiten Lichtflecken die Reichweite der Ausleuchtung erhöht werden kann. Dadurch, dass der vertikale Grenzwinkel auf maximal 1° beschränkt ist, kann die Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung bzw. die Reichweite des Lichtbündels nach und nach erhöht bzw. verringert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Optikeinheit derart ausgebildet, dass die in unterschiedlichen vertikalen Winkeln abgestrahlten breiten Lichtbündel unter Überlappung benachbarter breiter Lichtbündel abgestrahlt werden. Vorteilhaft ergibt sich hierdurch ein kontinuierlicher Übergang beim „Aufschalten" oder „Abschalten" von Zellen des Lichtmoduls, während die Hell-Dunkel-Grenze einen relativ hohen Leuchtdichtegradienten aufweist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest die erste Zelle des Lichtmoduls dimmbar ansteuerbar, so dass relativ „weiche" Übergänge zwischen dem untersten breiten Lichtbündel und einem oberen Rand der Basislichtverteilung bzw. zwischen den breiten Lichtbündeln geschaffen werden. Die Gesamtlichtverteilung ist somit relativ homogen, wobei lediglich an der Hell-Dunkel-Grenze ein relativ hoher Leuchtdichtegradient vorliegt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist jede Zelle des Lichtmoduls lediglich einen einzigen LED-Chip auf. Die vorgelagerte Optikeinheit ist derart ausgebildet, dass eine „Aufweitung" in horizontaler Richtung des von dem jeweiligen LED-Chip ausgesandten Lichtbündels erfolgt und somit ein relativ breiter Lichtflecken auf dem Messschirm erzeugt wird.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann die Zelle auch durch eine Reihe von LED-Lichtquellen gebildet sein, wobei die Anzahl der Reihen von LED-Lichtquellen zu der Anzahl der breiten Lichtbündel korrespondiert. Die Optikeinheit bildet hierbei die einzelnen LED-Lichtquellen ab, so dass auf einem Messschirm pixelartige Lichtquellen in mehreren horizontalen Reihen angeordnet sind.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Scheinwerfers und
2 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung des Scheinwerfers auf einem Messschirm.
Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 1, in dem zumindest ein erstes Lichtmodul 2 und ein zweites Lichtmodul 3 angeordnet sind.
Das erste Lichtmodul 2 besteht aus drei Zellen A, B, C von Lichtquellen, wobei jede Zelle A, B, C einen einzigen LED-Chip 4 aufweist. Der LED-Chip 4 kann beispielsweise eine einzige LED oder beispielsweise vier gemeinsame vergossene LEDs aufweisen.
Die LED-Chips 4 der Zellen A, B, C sind auf einem gemeinsamen Substrat 5 angeordnet. Den Zellen A, B, C ist eine gemeinsame Optikeinheit 6 vorgelagert, die das von den Zellen A, B, C erzeugte Licht jeweils in schmale, horizontal verlaufende Lichtbündel a, b bzw. c streut. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das durch die obere Zeile A erzeugte Licht in ein erstes breites Lichtbündel a unter Bildung eines unteren breiten Lichtfleckens 7 gestreut, das auf einem Messschirm 18 in einem Winkel von –0,28° unterhalb der Horizontalen H auftrifft. Das von der mittleren Zelle B erzeugte Licht wird mittels der Optikeinheit 6 derart gestreut, dass ein zweites breites Lichtbündel b unter Bildung eines mittleren breiten Lichtfleckens 8 erzeugt wird, das auf dem Messschirm 18 zumindest teilweise überlappend oberhalb des ersten breiten Lichtbündels a angeordnet ist. Ein von der unteren Zelle C erzeugtes Licht wird mittels der Optikeinheit 6 derart gestreut, dass ein weiteres breites Lichtbündel c unter Bildung eines oberen breiten Lichtfleckens 9 auf dem Messschirm abgebildet wird.
Das zweite Lichtmodul 3 weist als Lichtquelle einen LED-Chip 11 auf, dem eine zweite Optikeinheit 10 zugeordnet ist zur Bildung einer Basislichtverteilung 12. Der LED-Chip 11 bzw. die zweite Optikeinheit 10 ist derart ausgebildet, dass als Basislichtverteilung 12 eine Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze HDG gebildet wird, die einen 15°-Anstieg 13 aufweist.
Zur verbesserten Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes können die Zellen A, B, C nacheinander zu- bzw. abgeschaltet werden. Hierzu werden die Zellen A, B, C mittels einer Steuereinrichtung 14 angesteuert, die eingangsseitig zum einen mit einer Sensoreinrichtung 15 und zum anderen mit einer Schalteinrichtung 16 gekoppelt ist. Die vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 1 angeordnete Sensoreinrichtung 15 ist derart ausgebildet, dass im Fahrzeugvorfeld befindliche Objekte erfasst werden können. Beispielsweise können vorausfahrende oder entgegenkommende Verkehrsteilnehmer erkannt und lokalisiert werden. Die Schalteinrichtung 16 kann beispielsweise im Cockpit des Fahrzeugs angeordnet sein, so dass manuell oder in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern eine Zu-, Abschaltung von Zellen A, B, C ermöglicht wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die schmalen Lichtbündel a, b, c einen horizontalen Grenzwinkel α von mindestens 8° und einen vertikalen Grenzwinkel β von maximal 1° auf. Unter horizontalem Grenzwinkel α wird der Öffnungswinkel des entsprechenden Lichtbündels in horizontaler Richtung und unter vertikalem Grenzwinkel β der Öffnungswinkel des entsprechenden Lichtbündels in vertikaler Richtung verstanden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der horizontale Grenzwinkel α der Lichtbündel a, b, c 10°, wobei die gebildeten breiten Lichtflecken 7, 8, 9 symmetrisch zu einer Vertikalen V angeordnet sind. Der vertikale Grenzwinkel β der Lichtbündel a, b, c beträgt ca. 0,3°, so dass das untere Lichtbündel a zur Erzeugung einer Autobahnlichtverteilung dient. Der durch das untere Lichtbündel a erzeugte untere Lichtflecken 7 erstreckt sich unter Überlappung zu einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung 12. Das Autobahnlicht kann beispielsweise durch ein gedimmtes Einschalten der Zelle A erfolgen, so dass eine homogene Erweiterung der Fahr zeugvorfeldausleuchtung erfolgen kann. In Abhängigkeit von der Lage von Objekten im Fahrzeugvorfeld können dann die weiteren Zellen B und C zu- oder abgeschaltet werden. Diese Zu- oder Abschaltung kann auch dimmbar erfolgen. Durch die elektrisch schaltbare Ansteuerung der Zellen A, B, C kann ein „Überblenden" eines oberen Randbereiches 17 der Basislichtverteilung erfolgen, das adaptiv die Hell-Dunkel-Grenze HDG der resultierenden Lichtverteilung an die aktuelle Verkehrssituation anpasst.
Vorzugsweise sind die LED-Chips 11 der Zellen A, B, C bzw. die Optikeinheit 6 derart ausgebildet, dass bei Einschaltung der Zellen A, B, C eine Überlappung benachbarter breiter Lichtflecken 7, 8, 9 eintritt. Wie aus 2 ersichtlich ist, weisen die breiten Lichtflecken 7, 8, 9 die gleiche Kontur auf, so dass die breiten Lichtbündel a, b, c denselben horizontalen Grenzwinkel α und vertikalen Grenzwinkel β aufweisen.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Zellen A, B, C können diese jeweils auch durch eine Reihe von LED-Chips 4 gebildet sein, wobei die Optikeinheit 6 das von den jeweiligen Reihen von LED-Chips 4 ausgesandte Licht zu pixelartigen Lichtflecken abbildet, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind. Diese Reihe von Lichtflecken korrespondiert jeweils zu den breiten Lichtflecken 7, 8, 9 bei Ausführung der Zellen A, B, C mit den jeweiligen einzigen LED-Chips 4.

1: Gehäuse
2: erstes Lichtmodul
3: zweites Lichtmodul
4: LED-Chip
5: Substrat
6: Optikeinheit
7: unterer breiter Lichtfleck
8: mittlerer breiter Lichtfleck
9: oberer breiter Lichtfleck
10: zweite Optikeinheit
11: LED-Chip
12: Basislichtverteilung
13: 15°-Anstieg
14: Steuereinrichtung
15: Sensoreinrichtung
16: Schalteinrichtung
17: Randbereich
18: Messschirm
A, B, C: Zellen
a, b, c: Lichtbündel
H: Horizontale
HDG: Hell-Dunkel-Grenze
V: Vertikale
α: horizontaler Grenzwinkel
β: vertikaler Grenzwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005041234 A1 [0002]
- DE 102004042092 A1 [0003]

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem Lichtmodul enthaltend eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen und eine den LED-Lichtquellen zugeordnete Optikeinheit, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines im Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekts, mit einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von einem von der Sensoreinrichtung bereitgestellten Sensorsignal und/oder einem Schaltsignal einer Schalteinrichtung das Lichtmodul ansteuert zur Abstrahlung eines vorgegeben Lichtbündels, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (2) eine erste Zelle (A) enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle (4) aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit der Optikeinheit (6) ein erstes breites Lichtbündel (a) zur Erzeugung einer Autobahnlichtverteilung (7) erzeugt wird, und dass das Lichtmodul (2) mindestens eine zweite Zelle (B, C) enthaltend mindestens eine LED-Lichtquelle (4) aufweist, derart, dass im Zusammenwirken mit derselben Optikeinheit (6) mindestens ein weiteres breites Lichtbündel (b, c) erzeugbar ist, das sich oberhalb des ersten breiten Lichtbündels (a) unmittelbar anschließt.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zelle (A) und die weiteren Zellen (B, C) entweder durch einen einzelnen LED-Chip (4) oder eine Reihe von LED-Chips gebildet ist und dass die Optikeinheit (6) eine solche Abbildungscharakteristik aufweist, dass das erste breite Lichtbündel (a) und die weiteren breiten Lichtbündel (b, c) unter einem horizontalen Grenzwinkel (α) von mindestens 8° und unter einem vertikalen Grenzwinkel (β) von maximal 1° abgestrahlt wird.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Zelle (A) des Lichtmoduls (2) dimmbar ansteuerbar ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (6) derart ausgebildet ist, dass das erste breite Lichtbündel (a) und die weiteren breiten Lichtbündel (b, c) denselben horizontalen und/oder vertikalen Grenzwinkel (α, β) aufweisen.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die breiten Lichtbündel (a, b, c) auf einem Messschirm (18) unter Bildung einer Überlappung von benachbarten Lichtbündeln (a, b, c) übereinander angeordnet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (6) derart ausgebildet ist, dass das erste breite Lichtbündel (a) in einem vertikalen Winkel von –0,28° zu der Horizontalen (H) auf dem Messschirm (18) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Lichtmodul (3) enthaltend eine LED-Lichtquelle (11) und eine Optikeinheit (10) vorgesehen ist zur Erzeugung einer Basislichtverteilung (12).
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das erste breite Lichtbündel (a) gebildete Lichtflecken (7) überlappend zu einem oberen Rand (17) der Basislichtverteilung (12) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (A, B, C) des ersten Lichtmoduls (2) in vertikaler Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (A, B, C) des ersten Lichtmoduls (2) mittels der Steuereinrichtung (14) derart angesteuert werden, dass die Hell-Dunkel-Grenze (HDG) der Basislichtverteilung (12) in Abhängigkeit von der mittels der Sensoreinrichtung (15) ermittelten Verkehrssituation in vertikaler Richtung verändert wird.