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WO2011154470A1 - Vorsatzoptik aus transparentem material zum bündeln von licht, linsenarray mit mindestens einer solchen vorsatzoptik und lichtmodul mit einem solchen linsenarray - Google Patents

Vorsatzoptik aus transparentem material zum bündeln von licht, linsenarray mit mindestens einer solchen vorsatzoptik und lichtmodul mit einem solchen linsenarray Download PDF

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WO2011154470A1
WO2011154470A1 PCT/EP2011/059543 EP2011059543W WO2011154470A1 WO 2011154470 A1 WO2011154470 A1 WO 2011154470A1 EP 2011059543 W EP2011059543 W EP 2011059543W WO 2011154470 A1 WO2011154470 A1 WO 2011154470A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
optics
attachment
optical
main
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2011/059543
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hossfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102010023177A external-priority patent/DE102010023177A1/de
Application filed by Automotive Lighting Reutlingen GmbH filed Critical Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Priority to PCT/EP2011/059543 priority Critical patent/WO2011154470A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
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    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
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    • F21S41/43—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades characterised by the shape thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q2300/00—Indexing codes for automatically adjustable headlamps or automatically dimmable headlamps
    • B60Q2300/10—Indexing codes relating to particular vehicle conditions
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    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • F21S45/48—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings with means for conducting heat from the inside to the outside of the lighting devices, e.g. with fins on the outer surface of the lighting device

Definitions

  • the present invention relates to an attachment optics for bundling light of at least one light source associated with the attachment optics.
  • the attachment optics consists of a transparent material and has light entry surfaces through which at least part of the light emitted by the at least one light source enters the intent optics, totally reflecting interfaces on which at least a portion of the entered light is totally reflected, and light exit surfaces through which at least a portion of the incident light optionally emerges after at least one total reflection at one of the interfaces of the optical attachment.
  • the bundling of the light emitted by the at least one light source is effected by refraction when passing through one of the light entry surfaces and / or when passing through one of the light exit surfaces and / or by total reflection at one of the interfaces.
  • the attachment optics has a main exit direction of the bundled light with respect to a main emission direction of the at least one light source.
  • the invention also relates to an optical array comprising a plurality of adjacent optical systems of the abovementioned type, one above the other and / or offset from one another.
  • the optical array is designed to bundle light from light sources associated with the optical attachments.
  • the invention also relates to a light module of a lighting device of a motor vehicle, comprising a plurality of arranged on a planar support member light sources for emitting light with substantially parallel main radiation directions and an optical array of the type mentioned above.
  • Such an attachment optics can be used in any illumination device of a motor vehicle, for example in a headlight or any lamp.
  • a semiconductor light source in particular a light-emitting diode (LED) is used as the light source.
  • An attachment optics can be assigned to one or more light sources.
  • a light module of a lighting device may comprise one or more additional optics with their associated light sources.
  • a light module preferably generates any desired light distribution, for example (in the case of white light) a daytime running light, a dipped beam, a high beam, a position, limiting or parking light, a reversing light or any other dynamic headlight function (eg, partial high beam or marker light) red light), a tail light, a brake light or a rear fog light or (in the case of yellow or orange light) a flashing light or a side marker light.
  • a light module generates only a part of a light distribution and the complete light distribution results from a superposition of the individual partial light distributions.
  • the attachment optics serves for bundling the light emitted by the at least one light source assigned to the attachment optics.
  • the light emitted by the at least one light source is coupled via the at least one light entry surface into the attachment optics and coupled out again after passing through the attachment optics via the at least one light exit surface.
  • the at least one light entry surface and / or the at least one light exit surface can be convexly curved so that the surfaces can fulfill the function of a converging lens. It is bundled by the refraction of the light when coupled into the attachment optics and / or when decoupling from the attachment optics.
  • lateral boundary surfaces of the attachment optics are formed obliquely such that a part of the coupled-in light impinges on the boundary surfaces and is totally reflected by them in the direction of the at least one exit surface.
  • the total reflection of a portion of the coupled-in light causes not only the refraction at the light entry surface and / or the light exit surface but also the bundling of the light.
  • a front optics of the aforementioned type which consists of a arranged on the optical axis central lens element and a surrounding the lens catadioptric ring element whose outer surface totally reflects the light of a light source.
  • the optics can also be referred to as TIR (Total Internal Reflection) lens.
  • a TIR lens is known in which the surfaces of the catadioptric ring are designed so that no refraction takes place at the light entry and exit surfaces.
  • DE 10 2009 021 182 A1 describes a non-rotationally symmetrical TIR lens which generates a light distribution whose light intensity increases with increasing radiation angle before it drops again.
  • numerous optical systems are known whose component is one or more TIR lenses.
  • An example is a projector in which the light of an LED is bundled by a TIR optic (see EP 1 159 563 A2). US Pat. No.
  • 7,222,995 B1 describes a luminaire in which a light distribution which results from overlapping of the individual light distributions is generated by a plurality of LEDs with associated rotationally symmetric TIR lenses whose optical axes are inclined relative to one another. By suitable tilting of the axes to each other, the light distribution and in particular the maximum illuminance should be optimized.
  • WO 02/33449 A2 describes a one-part array of rotationally symmetrical, identically designed TIR lenses. Due to the symmetry of the TIR lenses, the main exit directions of the individual TIR lenses can only run parallel to one another. In addition, the main emission directions of the light sources are always parallel to the main emission directions of the attachment optics. With the known lens array, the main exit directions of the individual TIR lenses can thus be targeted only by tilting the individual light sources and the TIR lenses assigned to them so that the main exit directions extend in the desired directions. However, this means that the light sources can no longer be arranged on a plane with mutually parallel main emission directions. The known lens array thus requires a high-precision alignment of both the front optics and the individual light sources, whereby the production cost is very high. A targeted alignment of the main exit directions of the light bundles from the individual intent optics may be useful, for example, so that the main exit directions converge in one point or in one point area (a point cloud).
  • the present invention therefore has the object of designing a lens attachment in such a way that it allows light emitted by at least one light source associated with the attachment optics to be in a desired light independently of the main exit direction of the light emitted by the at least one light source To direct the main radiation direction.
  • the main emission directions are substantially parallel to each other, and direct targeted, so that, for example, the light bundles converge in a point or a dot area and / or in one level behind the array, a desired light distribution can be generated.
  • At least one of the interfaces of the attachment optics is formed such that the main exit direction of the light beam extends at an angle to the main emission of the at least one light source.
  • the invention is based on the idea of bundling and directing light from a plurality of light sources of a lighting device whose main emission directions are substantially the same, via a lens array with a plurality of the auxiliary optics according to the invention.
  • the attachment optics are embodied such that at least one of the light sources is associated with intent optics and that the light can be directed by the associated attachment optics from the main emission direction of the respective light source or light source group in any direction for each one of the attachment optics.
  • the light is directed in different directions by the attachment optics of the array. That is to say, the center of gravity of the individual light beams or individual light distributions produced does not lie on an axis which is formed from the light source origin and its main emission direction.
  • the present invention it is possible to combine a plurality of attachment optics into an array so that the light sources assigned to the individual attachment optics of the array produce a common light distribution in which the individual light distributions overlap in a desired manner, even if the main emission directions of the light sources do not intersect. Since the light directing function of each optical attachment can be controlled by varying the shape of the interfaces within a certain range without causing greater light losses (for example by decoupling a portion of the light), the overlap of the individual light distributions in a given plane behind the Attachment optics array can be controlled so that eg Irradiance, homogeneity or other targets of the resulting total light distribution can be optimized at approximately constant luminous flux.
  • the light sources are preferably designed as semiconductor light sources, in particular as light emitting diodes (LEDs).
  • LEDs light emitting diodes
  • the small-sized LEDs allow a small size of the attachment optics or of an optical array composed of a plurality of attachment optics.
  • the LEDs have low energy consumption and a long life.
  • the attachment optics according to the invention can e.g. used in projectors, automotive lighting equipment, in particular headlights or lights, or in flashlights, where on the one hand several light sources are to be used to produce a high luminous flux and high illuminance, but on the other hand a simple and therefore cost-effective production is to be achieved by the light sources arranged on one level as an array (eg as SMD components on a circuit board).
  • the light sources or the circuit board with the light sources mounted thereon are mounted on a support element, which may be, for example, part of a heat sink or in turn mounted on such.
  • the heat sink may emit heat generated during the operation of the light sources to the environment and thus provides a thermal relief of the light sources and the entire light module, in which an optical array is included with the attachment optics.
  • the light module can be designed to generate any light distribution.
  • the light module can be designed, for example, to produce a low beam or a high beam function.
  • the light module can, for example, be designed to realize a daytime running light, standing, limiting or position light, flashing light or fog light function.
  • the module can be designed to generate a taillight, brake light, reversing light or flashing light function.
  • the light module can be designed to realize a side marker or flashing light function.
  • the light module can also be designed such that it generates only a part of the desired light distribution and the desired light distribution results only by superimposing the partial light distribution generated by the light module with one or more other partial light distribution.
  • the effect of the optical attachment according to the invention that the main exit direction of the light beam extends at an angle to the main emission of the at least one of the optical attachment associated light can be achieved within certain limits by varying the shape and / or orientation of the light entry surfaces and / or light exit surfaces of the optical attachment , Here, however, it must be taken into account that the variation of the shape and / or orientation of the exit surfaces of the attachment optics does not lead to a total reflection of the light actually intended to pass through the surfaces, which would lead to a significant deterioration of the efficiency of the attachment optics.
  • At least one of the totally reflecting lateral boundary surfaces of the attachment optics should be in shape and / or orientation relative to an attachment optics, in which the main exit direction is parallel to a main emission direction of the associated optics Light source or light source group runs, be varied accordingly.
  • an optical array can be formed, which may be formed in one piece or in several parts.
  • Each intent optics of the array is associated with at least one light source.
  • the attachment optics or the array consist of a transparent dielectric, e.g. made of a transparent plastic or glass.
  • an optically array the total reflecting interfaces and the refracting light entrance or light exit surfaces direct the light mainly in a direction unequal to the main emission of the LEDs associated with the optical attachment, so that a single light distribution with a maximum of illuminance arises, the optical Axis of the optical head associated optics is shifted.
  • each of the optical systems of an optical array according to the invention has a different optical axis.
  • the light intensity of the light coupled out of the optical attachment according to the invention increases starting from a central plane intersecting the optical axis only in one direction and not in each direction, as is the case, for example, in the case of the optical attachment known from DE 10 2009 021 182 A1.
  • this formulation also encompasses several sections of a single total reflecting interface, as they are, for example, in the case of an attachment optic with a round or oval cross section with a circumferential interface.
  • the interface can be divided into an upper section and a lower section by means of a further longitudinal section perpendicular to the longitudinal section.
  • the light exit surface is tilted with respect to a surface perpendicular to the optical axis of the light source. As the tilt angle increases, the Fresnel reflections on that surface also increase until even total reflections occur. The light losses thus increase noticeably with increasing light deflection. However, if already the totally reflecting interfaces and / or the light entry surfaces are used to achieve a first deflection of the light beams, the light exit surface must be tilted less to achieve a given deflection, which reduces the reflection losses at this surface. Thus, by exploiting the totally reflecting properties of the boundary surfaces and / or the refractive properties of the light entry surfaces, a higher light efficiency of the optics can be achieved with the same deflection achieved. Alternatively, with the same light efficiency, a larger deflection angle can be achieved.
  • the at least one interface on one side of the attachment optics compared to a conventional optical attachment, in which the main exit direction of the light beam parallel to the main emission of the at least one light source runs, is varied such that light rays of the light which has entered the optical attachment meet steeper on the at least one varied interface.
  • a section of the interface lying above the further longitudinal section with respect to the further longitudinal section is compared to a conventional front optical system in which the main exit direction of the light beam is parallel (or congruent) to the main emission direction of the at least one light source varies such that light rays of the light entered into the attachment optics strike steeper on the at least one varied portion of the interface.
  • the light rays incident on the upper portion of the interface are reflected more downward.
  • a relative to the further longitudinal section through the optical attachment below the further longitudinal section lying portion of the interface compared to a conventional intent optics, in which the main exit direction of the light beam parallel (or congruent) to the main emission of the at least one light source, so varies such that light rays of the light that has entered the optical attachment meet more flatly with the at least one further varied portion of the interface.
  • the light rays impinging on the lower portion of the interface are reflected less strongly upwards or possibly even downwards.
  • the light sources or light source groups assigned to the individual optical head units of an optical array of a light module are preferably individually and separately controllable.
  • the driving of the light sources also includes dimming, i. an operation with reduced energy. This makes it possible that the light module also generates an adaptive light distribution, which depends on a driving condition of the motor vehicle (eg the speed, a steering angle, a yaw rate, etc.) and / or environmental conditions (eg outside temperature, presence and / or kind a precipitate) and / or dynamically varied from the road condition.
  • a driving condition of the motor vehicle eg the speed, a steering angle, a yaw rate, etc.
  • environmental conditions eg outside temperature, presence and / or kind a precipitate
  • the attachment optics preferably serve as primary optics of a light module.
  • the primary optics serve to bundle and direct the light emitted by the light sources.
  • the light emitted by the primary optics can be used either directly or indirectly, for example after passing through at least one secondary optic (for example a projection or condenser lens), to produce the desired light distribution in front of the motor vehicle or a part thereof.
  • a diaphragm arrangement is arranged for shading at least a part of the light emitted by the primary optics.
  • the at least one secondary optics can project an edge of the diaphragm arrangement as a light-dark boundary of the resulting light distribution onto the roadway.
  • the diaphragm edge of the diaphragm arrangement is preferably located in a focal point or a focal plane of the projection lens.
  • the diaphragm arrangement may extend in a horizontal plane, wherein the horizontal plane preferably comprises the optical axis of the projection lens.
  • auxiliary optics and the remaining light module are designed such that a dimmed light distribution can also be generated without diaphragm arrangement, in which case can be dispensed with a diaphragm arrangement for generating the light-dark boundary.
  • Figure 1 is a schematic representation of a lighting device of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a perspective view of part of a light module according to the invention of a lighting device
  • Figure 3 is a plan view of a light-emitting diode array of a light module of a lighting device
  • FIG. 4 shows a single optical attachment according to the invention of a light module of a lighting device
  • FIG. 5 shows on the left a screen with a light distribution generated by a conventional, rotationally symmetrical optical attachment and on the right a screen with a light distribution generated by an optical attachment according to the invention
  • Figure 6 is a side view of part of a light module according to the invention.
  • FIG. 7 a side view of a light module according to the invention of a lighting device of a motor vehicle.
  • FIG. 8 shows an inventive light module of a lighting device of a motor vehicle in a side view to produce a dimmed light distribution.
  • FIG. 1 shows a lighting device 10 of a motor vehicle designed as a headlight in a perspective view.
  • the illumination device 10 preferably comprises a housing 12 made of plastic, in which in the illustrated embodiment two light modules 14, 14 'are arranged for generating arbitrary light distributions (for example low beam, high beam, fog light, adaptive or dynamic light distributions, etc.).
  • the illumination device 10 may also have less or more than the illustrated light modules 14, 14 '.
  • the illumination device 10, in addition to the light modules 14, 14 'also light modules (not shown) include, for example, are used to generate flashing light, daytime running lights, position light, etc.
  • a formed in the light exit direction 16 in the housing 12 light exit opening is closed with a translucent cover 18 made of glass or plastic, to prevent the ingress of dirt and / or moisture.
  • the cover 18 may be at least partially equipped with optically effective profiles, for example. In the form of cylindrical lenses and / or prisms, for scattering the light passing through (so-called. Lens).
  • the cover 18 can also be designed as a so-called. Clear disc without optically effective profiles.
  • At least one of the light modules 14, 14 ' is designed as a light module according to the invention, which will be described in detail below.
  • the other light module can be designed to produce low beam, high beam or any other light distribution or only parts of these light distributions (eg a low beam base light, a high beam base light, a low beam spot, a high beam spot, etc.).
  • the other light module can be configured in any desired manner. If the other light module is designed, for example, as a reflection module, it comprises at least one light source (not shown) for emitting light, which, for example, comprises an incandescent, halogen or gas discharge lamp or at least one semiconductor light source, in particular an LED.
  • the other light module may have a primary optic (e.g., in the form of a reflector or a transparent optics facing optics) for focusing the emitted light.
  • the bundled light reaches the area in front of the vehicle, at least partially on the roadway, to produce the desired light distribution.
  • the primary optics can be designed accordingly and / or a corresponding diaphragm arrangement can be arranged in the beam path.
  • the other light module is designed as a projection module, the focused light is projected by at least one secondary optics in front of the vehicle to produce the desired light distribution.
  • the secondary optics may be formed as a projection or condenser lens or as a reflector.
  • a diaphragm arrangement can be arranged between the primary and the secondary optics, which shadows a part of the collimated light.
  • the light module is designated by reference numerals 14, 14 ', since each or both light modules 14, 14' of the illumination device 10 from FIG. 1 could be designed as a light module according to the invention.
  • the light module 14, 14 ' comprises an optical array 26, which comprises a plurality of attachment optics 28 according to the invention.
  • the attachment optics 28 or the optical array 26 form a primary optics of the light module 14, 14 'for focusing the light emitted by the light sources.
  • Each of the attachment optics 28 is associated with at least one light source, which is preferably designed as a semiconductor light source, in particular as a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • the light sources 22 embodied as light-emitting diodes in this example can be arranged on a flat, plate-shaped carrier element 24, for example a printed circuit board, and together form an LED array 20.
  • the Light-emitting diodes 22 are arranged individually or in groups on a plurality of carrier elements 24.
  • the carrier element 24 may also be designed differently than shown in FIG. 3, for example, having a round, oval or triangular shape.
  • the light-emitting diodes 22 can be individually or group-controlled, so that they can be activated, deactivated or dimmed individually or in groups.
  • the light emitting diodes 22 are configured in such a way and arranged in the light module 14, 14 'that their main emission directions 32 extend substantially parallel to one another out of the plane of the drawing.
  • the main radiation directions 32 preferably extend perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 3 or to the plane extent of the carrier element 24.
  • the light emitting diodes 22 are arranged on the carrier element 24 in a matrix-like manner in two lines. The arrangement of the light-emitting diodes 22 on the carrier element 24, however, may differ in individual cases from the illustrated form.
  • the light-emitting diodes 22 are preferably arranged on the carrier element 24 in such a way that, when the LED array 20 is mounted in the ready-to-use state in the light module 14, 14, at least one LED 22 is assigned to each of the auxiliary optics 28. Accordingly, in the case of a single-line optical array 26 with a plurality of intent optics 28 arranged next to one another only in one row, only one-line arrangement of the light-emitting diodes 22 on the carrier element 24 would be possible.
  • the LED array 20 or the carrier element 24 on which the light-emitting diodes 22 are fastened and electrically contacted are arranged between the optical array 26 and a heat sink 30 of the light module 14, 14 '.
  • the optical array 26 or the attachment optics 28 are designed in such a way that the main exit directions 42 of the individual light bundles emerging from the individual attachment optics 28 extend at an angle to the main emission directions 32 of the light sources 22 assigned to the attachment optics 28.
  • An alignment or deflection of the individual light bundles in a certain direction, which is necessary for generating a desired resulting light distribution of the light module 14, 14 ', is achieved solely by the special configuration of the attachment optics 28. Aligning or redirecting the individual light bundles may be necessary in order, for example, to set a light-dark boundary of the resulting light distribution or by certain minimum or maximum values of the illuminance at specific, preferably legally defined and predetermined points of the light distribution, for example certain overhead values above a light-dark boundary at a dimmed light distribution to realize.
  • the lens array 26 thus represents in the light module 14 a primary optics for bundling and shaping the light emitted by the light emitting diodes 22.
  • the optical attachment 28 is made of a transparent dielectric in the form of a translucent material, for example glass or plastic. It is asymmetrical, in particular not rotationally symmetrical to a longitudinal axis of the attachment optics 28, formed.
  • the auxiliary optics 28 are formed asymmetrically to the main radiation directions 32 of the LEDs 22.
  • the orientations of the light bundles from the individual attachment optics 28 of the optical array 26 are different, so that in the illustrated embodiment, the main exit directions 42 of the attachment optics 28 converge at an imaginary point or a three-dimensional point area or a point cloud behind the heat sink 30.
  • attachment optics 28 are designed and aligned such that the main exit directions 42 converge in a point or a point cloud in front of the optical array 26.
  • auxiliary optics 28 of the optical array 26 need to be designed as optical attachments according to the invention.
  • one or more of the attachment optics are designed as conventional, for example rotationally symmetrical, attachment optics. Such an embodiment is shown in FIG.
  • FIG. 4 shows, by way of example, the configuration of an asymmetric optical attachment 28 according to the invention in detail.
  • the attachment optics 28 serves for bundling the light emitted by the attachment optics 28 and at least one light source 22.
  • the attachment optics 28 has at least one light entry surface 36, by which at least part of the light emitted by the at least one light source 22 is coupled into the attachment optics 28.
  • the light entry surface 36 is formed asymmetrically in the illustrated embodiment.
  • the attachment optics 28 comprises totally reflecting interfaces 34, on which at least part of the coupled-in light is totally reflected.
  • the attachment optics 28 comprises at least one light exit surface 38, by which at least part of the coupled-in light, optionally after at least one total reflection at one of the interfaces 34, is coupled out of the attachment optics 28.
  • a first light entry surface 36 ' may be curved, so that it can deflect light rays passing through it in the manner of a lens.
  • the surface 36 ' is convexly curved, so that light rays passing therethrough are bundled in the manner of a converging lens.
  • This curved surface 36 ' is also inclined in the illustrated longitudinal section through the optical attachment 28.
  • the light exit surface 38 may be curved at least partially, so that they can deflect light rays passing therethrough in the manner of a lens.
  • the surface 38 is convexly curved, so that light rays passing therethrough are concentrated in the manner of a converging lens.
  • the curved exit surface 38 is inclined in the illustrated longitudinal section through the attachment optics 28 and in a direction opposite to the direction of inclination of the first entrance surface 36 '.
  • a portion of the light emitted by the light source 22 is focused by refraction when passing through the central light entry surface 36 'and / or during passage through a central region of the light exit surface 38 (beam path 40').
  • the bundled in this way light thus passes without total reflection at the interfaces 34 through the attachment optics 28.
  • Another part of the light emitted from the light source 22 is coupled via the lateral entrance surfaces 36 "in the optical attachment 28, largely reflected at the interfaces 34 and over an outer edge region of the exit surface 38 coupled out (beam path 40 ").
  • the light is focused by refraction when passing through the light entrance surface 36 ", by total reflection at one of the interfaces 34 and / or by refraction when passing through the light exit surface 38.
  • the light emitted by the light emitting diode 22 is thus subdivided into two parts pass through the optical attachment 28 in different ways and are bundled in different ways.
  • the attachment optics 28 has an asymmetrical shape of the light outcoupling surface 38 and the interface 34 with respect to the main emission direction 32 of its associated light-emitting diode 22.
  • asymmetrical only the boundary surfaces 34 and to leave the decoupling surface 38 symmetrical as in the rotationally symmetrical attachment optics known from the prior art.
  • At least one further interface 34 which is preferably arranged on one of the first varied interface 34 'opposite side of the attachment optics 28, namely the lower boundary surface 34 with respect to the further longitudinal section ".
  • the main exit direction 42 of the light beam is parallel to the main emission direction 32 of the light source 22
  • the light beams 40 "are also totally flat at the interface 34" and thus less deflected, i. they come down directed out of the attachment optics 28.
  • the light exit surface 38 is additionally designed such that the angle ⁇ between the main exit direction 42 of the light beam and the main emission direction 32 of the light source 22 in comparison to a conventional symmetrical attachment optics (28 'in Figure 6) with a light exit surface 38, in which the main exit direction 42 of the light beam runs parallel or even congruent to the main emission direction 32 of the at least one light source 22, increases.
  • the light exit surface 38 is thus inclined and / or curved in the illustrated embodiment of the optical attachment 28 according to the invention so that the light rays passing through experienced an additional deflection down.
  • the light exit surface 38 of the attachment optics 28 is varied in such a way that light rays emerging from the attachment optics 28 are flatter compared to a conventional intent optics, in which the main exit direction 42 of the light bundle runs parallel to the main emission direction 32 of the at least one light source 22 the at least one varied light exit surface 38 meet.
  • one or more of the light entry surfaces 36 may be varied.
  • the inclination of the curved entrance surface 36 ' is changed such that the angle ⁇ of the main exit direction 42 of the light bundle with respect to the main emission direction 32 of the light source 22 with a light entry surface 38 compared to a conventional symmetrical attachment optics 28' in FIG , in which the main exit direction 42 of the light beam runs parallel to the main emission direction 32 of the at least one light source 22, is increased.
  • the lateral entry surfaces 36 " so that the main exit direction 42 of the light bundle is tilted further downwards.
  • the inclination of the upper entrance surface 36 "could be varied such that the light rays 40" impinge on the upper interface 34 'at a steeper angle.
  • the inclination of the lower entrance surface 36 "could be varied such that the light rays 40" impinge on the lower boundary surface 34 "at a shallower angle.
  • FIG. 5 shows on the left a light distribution realized with a conventional symmetrical attachment optics and on the right a light distribution generated by the asymmetrically designed attachment optics 28 according to the invention.
  • areas of the same illuminance are illustrated by so-called isolux lines 45.
  • the illuminance preferably decreases from the inside to the outside, in which case the highest illuminance values lie in the center of the light distribution.
  • a focus of the light distribution in the main exit direction 42 is designated in FIG. 5 by the reference numeral 44.
  • FIG. 5 A focus of the light distribution in the main exit direction 42 is designated in FIG. 5 by the reference numeral 44.
  • the center of gravity 44 of the light distribution in the main exit direction 42 lies approximately at the intersection of the main emission direction 32 of the LEDs 22 with the illustrated xy plane. That is, the conventional symmetrical attachment optics, although bundles the passing light, but does not cause deflection of the light in a deviating from the main direction of emission 32 of the LEDs 22 direction.
  • the shift of the light distribution to the right realized with the optical attachment 28 according to the invention, is shown.
  • an intent optics 28 from FIG. 4 rotated by 90 ° about an axis running parallel to the main emission direction 32 is used so that the light bundle is not deflected downwards, as shown in FIG. 4, but to the right.
  • the attachment optics 28 causes a shift of the center of gravity 44 in the main exit direction 42 of the light distribution to the right.
  • the intensity distribution within the light distribution preferably remains largely unchanged, which becomes clear on the basis of the substantially same course of the isolux lines 45 without displacement (left in FIG. 5) and with displacement to the right (on the right in FIG. 5).
  • FIG. 6 shows a detailed section of a lens array 26 according to the invention in a side view.
  • three light-emitting diodes 22 are arranged on the carrier element 24 which has just been formed.
  • Each light emitting diode 22 is associated with an attachment optics 28 or 28 '.
  • the attachment optics 28 shown in FIG. 6 at the top and at the bottom are asymmetrically designed in accordance with the invention and correspond in structure and function to the description of FIGS. 4 and 5. However, both attachment optics 28 are arranged at approximately 180 ° to each other on the carrier element 24 that the main exit directions 42 of the attachment optics 28 merge in a common intersection 48.
  • the arranged in Figure 6 in the middle attachment optics 28 ' is in contrast rotationally symmetrical, that is, the Hauptabstrahlraum 32 of the light emitting diode 22, which is the optics 28' associated, and the main exit direction 42 of the attachment optics 28 'coincide.
  • the attachment optics 28 'or their associated light-emitting diode 22 is positioned on the carrier element 24 such that the coincident main emission direction 32 and main exit direction 42 pass through the intersection point 48 formed by the main emission directions 42 of the two other attachment optics 28.
  • the middle attachment optics 28 ' corresponds to a conventional symmetrical attachment optics.
  • the attachment optics 28 and 28 ' are thus arranged and aligned such that the three main exit directions 42 converge in the common intersection point 48.
  • the optical array 26 may also have more than the illustrated three front optics 28, 28 '. These can be arranged in one row, so that a linear optical array 26 results. However, it would also be conceivable that the auxiliary optics 28, 28 'are arranged in a matrix-like manner in a plurality of rows and columns. When more than three attachment optics 28, 28 'are used in the array 26, at least two attachment optics 28, 28' can always be combined into a group whose main exit directions 42 intersect at a common intersection point 48. It is possible, but not essential, for the intersections 48 of the different optical groups to be identical. In the embodiment shown in FIG. 6, the individual attachment optics 28, 28 'of the optical array 26 are formed as separate, discrete elements and become relative only by the attachment on the common carrier element 24 and / or the common heat sink 30 in the predetermined position and position held each other.
  • FIG. 7 shows a light module 14, 14 'of the motor vehicle headlight 10 according to the invention.
  • the light module 14, 14' has the heat sink 30 on which the carrier element 24 that has just been formed is arranged and fastened.
  • three LEDs 22 are arranged and electrically contacted, which is associated with a one-piece lens array 26.
  • the one-piece lens array 26 summarizes the functions of three discrete attachment optics, such as the three face optics 28, 28 'of Figure 6, and is formed as an integral unit. For this purpose, material bridges are provided between the discrete attachment optics 28, 28 'from FIG. 6, which preferably have no optically effective properties.
  • the function of the one-piece lens array 26 is comparable to that of the multipart lens array 26.
  • the attachment optics 28, 28 ' can be combined to form the one-piece lens array 26, or a plurality of lens arrays 26 each having a plurality of attachment optics 28, 28' can be arranged in the light module 14.
  • a secondary optic embodied as a converging lens 50 is arranged in the light module 14.
  • the converging lens 50 serves to expand the light beam generated by the lens array 26 and to image a desired, legally prescribed light distribution, for example a low-beam or high-beam distribution, in front of the vehicle.
  • the common intersection point 48 lies in the region of an optical axis 52 of the converging lens 50 between the primary optics 26 and the secondary optics 50, preferably at the focal point of the secondary optics 50.
  • the light emitting diodes 22 can also be controlled individually, preferably individually dimmable.
  • the light distribution generated by the light module 14, 14 ' can be varied both with regard to the horizontal and vertical extent of the light distribution and with regard to the intensity distribution within the light distribution.
  • a dimming of the light-emitting diodes 22 furthermore makes it possible for the light module 14, 14 'to be able to generate a daytime running light distribution in addition to a high beam distribution and thus to operate as a light module in the motor vehicle headlight 10. In this way, a daytime running light function can be realized without an additional lighting module.
  • the lens array 26 according to the invention is used in the rear region of the motor vehicle, for example for generating a tail light and / or a brake light or a flashing light and / or a brake light.
  • FIG. 8 shows an inventive light module 14, 14 'of the motor vehicle headlight 10 for producing a dimmed light distribution.
  • the light module 14, 14 ' has an aperture arrangement 54 arranged horizontally and parallel to an optical axis 52 of the module 14, 14'.
  • the diaphragm arrangement 54 can also be arranged and aligned in any other way.
  • a front diaphragm edge 55 of the diaphragm arrangement 54 is preferably positioned in the region of the collecting point 48 of the main exit directions 42 of the auxiliary optics 28, 28 'of the array 26.
  • the shutter assembly 54 shields a portion of the light focused by the lens array 26, the shutter edge 55 being projected by the condenser lens 50 as a light / dark boundary of the dimmed light distribution onto the road ahead of the vehicle.
  • the attachment optics 28, 28 'in the lens array 26 according to the invention are designed such that even without a diaphragm arrangement, such as the diaphragm assembly 54, solely by the design of the light coupling surfaces 36 and / or the light outcoupling surfaces 38 and the total reflecting interfaces 34 a dimmed light distribution can be generated.
  • the diaphragm arrangement 54 can be dispensed with.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorsatzoptik (28) zum Bündeln von Licht von einer der Vorsatzoptik (28) zugeordneten Lichtquelle (22) durch Brechung beim Durchtritt durch eine Lichteintrittsfläche (36) und/oder eine Lichtaustrittsfläche (38) der Vorsatzoptik (28) und/oder durch Totalreflexion an eine Grenzfläche (34) der Vorsatzoptik (28). Eine Hauptaustrittsrichtung (42) des gebündelten Lichts aus der Vorsatzoptik (28) steht in einem bestimmten Bezug zu einer Hauptabstrahlrichtung (32) der Lichtquelle (22). Um von der Lichtquelle (22) ausgesandtes Licht unabhängig von der Hauptabstrahlrichtung des von der Lichtquelle (22) ausgesandten Lichts in eine gewünschte Hauptaustrittsrichtung lenken zu können, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Grenzflächen (34) der Vorsatzoptik (28) derart ausgebildet ist, dass die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels in einem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft.

Description

Vorsatzoptik aus transparentem Material zum Bündeln von Licht, Linsenarray mit mindestens einer solchen Vorsatzoptik und Lichtmodul mit einem solchen Linsenarray
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorsatzoptik zum Bündeln von Licht mindestens einer der Vorsatzoptik zugeordneten Lichtquelle. Die Vorsatzoptik besteht aus einem transparenten Material und weist Lichteintrittsflächen, durch die zumindest ein Teil des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts in die Vorsatzoptik eintritt, totalreflektierende Grenzflächen, an denen zumindest ein Teil des eingetretenen Lichts totalreflektiert wird, und Lichtaustrittsflächen auf, durch die zumindest ein Teil des eingetretenen Lichts gegebenenfalls nach mindestens einer Totalreflexion an einer der Grenzflächen aus der Vorsatzoptik austritt. Die Bündelung des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts erfolgt durch Brechung beim Durchtritt durch eine der Lichteintrittsflächen und/oder beim Durchtritt durch eine der Lichtaustrittsflächen und/oder durch Totalreflexion an einer der Grenzflächen. Die Vorsatzoptik weist eine bezüglich einer Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle in einem Bezug stehende Hauptaustrittsrichtung des gebündelten Lichts auf.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Optikarray umfassend mehrere nebeneinander, übereinander und/oder versetzt zueinander angeordnete Vorsatzoptiken der oben genannten Art. Das Optikarray ist zum Bündeln von Licht von den Vorsatzoptiken zugeordneten Lichtquellen ausgebildet.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend mehrere auf einem ebenen Trägerelement angeordnete Lichtquellen zum Aussenden von Licht mit im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Hauptabstrahlrichtungen und ein Optikarray der oben genannten Art.
Eine solche Vorsatzoptik kann in einer beliebigen Beleuchtungs­einrichtung eines Kraftfahrzeugs, bspw. in einem Scheinwerfer oder einer beliebigen Leuchte, eingesetzt werden. Als Lichtquelle kommt dabei insbesondere eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED) zum Einsatz. Eine Vorsatzoptik kann einer oder mehreren Lichtquellen zugeordnet sein. Ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung kann eine oder mehrere Vorsatz­optiken mit den ihnen zugeordneten Lichtquellen umfassen. Ein Lichtmodul erzeugt vorzugsweise eine beliebige Licht­verteilung, bspw. (bei weißem Licht) ein Tagfahrlicht, ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Positions-, Begrenzungs- oder Standlicht, ein Rückfahrlicht oder eine beliebig andere dynamische Scheinwerferfunktion (z.B. Teilfernlicht oder Markierungslicht), (bei rotem Licht) ein Rücklicht, ein Bremslicht oder ein Nebelschlusslicht oder (bei gelbem oder orangem Licht) ein Blinklicht oder ein Seitenmar­kierungs­licht. Selbstverständlich ist es denkbar, dass ein Lichtmodul nur einen Teil einer Lichtverteilung erzeugt und sich die vollständige Lichtverteilung durch eine Über­lagerung der einzelnen Teil-Lichtverteilungen ergibt.
Die Vorsatzoptik dient zur Bündelung des von der mindestens einen, der Vorsatzoptik zugeordneten Lichtquelle ausgesandten Lichts. Zu diesem Zweck wird das von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandte Licht über die mindestens eine Lichteintrittsfläche in die Vorsatzoptik eingekoppelt und nach dem Durchtritt durch die Vorsatzoptik über die mindestens eine Lichtaustrittsfläche wieder ausgekoppelt. Die mindestens eine Lichteintrittsfläche und/oder die mindestens eine Lichtaustrittsfläche kann konvex gewölbt sein, sodass die Flächen die Funktion einer Sammellinse erfüllen können. Durch die Brechung des Lichts beim Einkoppeln in die Vorsatzoptik und/oder beim Auskoppeln aus der Vorsatzoptik wird es gebündelt. Zusätzlich sind seitliche Grenzflächen der Vorsatzoptik derart schräg ausgebildet, dass ein Teil des eingekoppelten Lichts auf die Grenzflächen auftrifft und von diesen in Richtung der mindestens einen Austrittsfläche totalreflektiert wird. Die Totalreflexion eines Teils des eingekoppelten Lichts bewirkt neben der Brechung an der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsfläche die Bündelung des Lichts.
Aus der DE 486 303 ist eine Vorsatzoptik der eingangs genannten Art bekannt, die aus einem auf der optischen Achse angeordneten zentralen Linsenelement und einem die Linse umgebenden katadioptrischen Ringelement besteht, dessen Außenfläche das Licht einer Lichtquelle totalreflektiert. Die Optik kann auch als TIR (Total Internal Reflection)-Linse bezeichnet werden. Durch die bekannte Vorsatzoptik kann das Licht einer Lichtquelle, deren Licht in den Halbraum in Richtung der optischen Achse der Optik abstrahlt, effizient gesammelt und gebündelt werden. Diese bekannte Vorsatzoptik hat als Grundlage für verschiedene spezielle Varianten und Weiterentwicklungen gedient, von denen nachfolgend einige erwähnt werden.
Aus der DE 2 201 574 A1 ist eine TIR-Linse bekannt, bei der die Flächen des katadioptrischen Rings so ausgeführt sind, dass keine Brechung an den Lichteintritts- und ‑austrittsflächen stattfindet. In der DE 10 2009 021 182 A1 wird eine nicht rotationssymmetrische TIR-Linse beschrieben, die eine Lichtverteilung erzeugt, deren Lichtstärke mit steigendem Abstrahlwinkel ansteigt bevor sie wieder abfällt. Darüber hinaus sind zahlreiche optische Systeme bekannt, deren Bestandteil eine oder mehrere TIR-Linsen sind. Ein Beispiel ist ein Projektor, bei dem das Licht einer LED durch eine TIR-Optik gebündelt wird (vgl. EP 1 159 563 A2). In der US 7,222,995 B1 wird eine Leuchte beschrieben, bei der durch mehrere LEDs mit zugeordneten rotationssymmetrischen TIR-Linsen, deren optische Achsen zueinander geneigt sind, eine Lichtverteilung erzeugt wird, die durch Überlappung der einzelnen Lichtverteilungen entsteht. Durch eine geeignete Verkippung der Achsen zueinander soll die Lichtverteilung und insbesondere die maximale Beleuchtungsstärke optimiert werden können.
In der WO 02/33449 A2 wird ein einteiliges Array aus rotationssymmetrischen, identisch ausgebildeten TIR-Linsen beschrieben. Die Hauptaustrittsrichtungen der einzelnen TIR-Linsen können aufgrund der Symmetrie der TIR-Linsen nur parallel zueinander verlaufen. Außerdem sind die Hauptabstrahlrichtungen der Lichtquellen immer parallel zu den Hauptabstrahlrichtungen der Vorsatzoptiken. Mit dem bekannten Linsen-Array können die Hauptaustrittsrichtungen der einzelnen TIR-Linsen somit nur dadurch gezielt ausgerichtet werden, dass die einzelnen Lichtquellen sowie die ihnen zugeordneten TIR-Linsen geneigt werden, damit die Hauptaustrittsrichtungen in die gewünschten Richtungen verlaufen. Das bedeutet jedoch, dass die Lichtquellen nicht mehr auf einer Ebene mit parallel zueinander verlaufenden Hauptabstrahlrichtungen angeordnet werden können. Das bekannte Linsen-Array erfordert also eine hochgenaue Ausrichtung sowohl der Vorsatzoptiken als auch der einzelnen Lichtquellen, wodurch der Fertigungsaufwand sehr hoch ist. Eine gezielte Ausrichtung der Hauptaustrittsrichtungen der Lichtbündel aus den einzelnen Vorsatzoptik kann bspw. sinnvoll sein, damit die Hauptaustrittsrichtungen in einem Punkt oder in einem Punktebereich (einer Punktewolke) zusammenlaufen.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorsatzoptik derart auszugestalten, dass sie es ermöglicht, von mindestens einer der Vorsatzoptik zugeordneten Lichtquelle ausgesandtes Licht unabhängig von der Hauptaustrittsrichtung des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts in eine gewünschte Hauptabstrahlrichtung zu lenken. Bei Verwendung mehrerer der Vorsatzoptiken in einem Array soll es dadurch möglich sein, das Licht mehrerer Lichtquellen, deren Hauptabstrahlrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, zu bündeln und gezielt zu lenken, damit bspw. die Lichtbündel in einem Punkt oder einem Punktebereich zusammenlaufen und/oder in einer Ebene hinter dem Array eine gewünschte Lichtverteilung erzeugt werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird, ausgehend von der Vorsatzoptik der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass mindestens eine der Grenzflächen der Vorsatzoptik derart ausgebildet ist, dass die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels in einem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle verläuft.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, Licht aus mehreren Lichtquellen einer Beleuchtungseinrichtung, deren Hauptabstrahlrichtungen im Wesentlichen gleich gerichtet sind, über ein Linsenarray mit mehreren der erfindungsgemäßen Vorsatzoptiken zu bündeln und gezielt zu lenken. Dabei sind die Vorsatzoptiken so ausgeführt, dass mindestens einer der Lichtquellen eine Vorsatzoptik zugeordnet ist und dass für jede einer der Vorsatzoptiken zugeordnete Lichtquelle oder Lichtquellengruppe das Licht durch die zugeordnete Vorsatzoptik von der Hauptabstrahlrichtung der jeweiligen Lichtquelle oder Lichtquellengruppe in eine beliebige Richtung gelenkt werden kann. Vorzugsweise wird das Licht von den Vorsatzoptiken des Arrays in unterschiedliche Richtungen gelenkt. Das heißt, dass der Schwerpunkt der erzeugten Einzellichtbündel bzw. Einzellichtverteilungen nicht auf einer Achse liegt, die aus dem Lichtquellenursprung und deren Hauptabstrahlrichtung gebildet wird.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Vorsatzoptiken zu einem Array zusammenzufassen, so dass die den einzelnen Vorsatzoptiken des Arrays zugeordneten Lichtquellen eine gemeinsame Lichtverteilung erzeugen, bei der sich die Einzellichtverteilungen in gewünschter Weise überlappen, selbst wenn sich die Hauptabstrahlrichtungen der Lichtquellen nicht schneiden. Da die Licht lenkende Funktion jeder Vorsatzoptik durch eine Variation der Form der Grenzflächen in einem gewissen Bereich gesteuert werden kann, ohne dass dadurch größere Lichtverluste entstehen (bspw. durch Auskopplung eines Teils des Lichts), kann die Überlappung der Einzellichtverteilungen in einer gegebenen Ebene hinter dem Vorsatzoptik-Array so gesteuert werden, dass z.B. Bestrahlungsstärke, Homogenität oder andere Zielgrößen der resultierenden Gesamt-Lichtverteilung bei in etwa gleichbleibendem Lichtstrom optimiert werden können.
Die Lichtquellen sind bevorzugt als Halbleiterlichtquellen, insbesondere als Leuchtdioden (LEDs), ausgebildet. Die kleinbauenden LEDs erlauben eine geringe Größe der Vorsatzoptik bzw. eines aus mehreren Vorsatzoptiken zusammengesetzten Optikarrays. Zudem weisen die LEDs einen geringen Energieverbrauch und eine lange Lebensdauer auf.
Die erfindungsgemäße Vorsatzoptik kann z.B. in Projektoren, Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen, insbesondere Scheinwerfern oder Leuchten, oder in Taschenlampen eingesetzt werden, wo einerseits mehrere Lichtquellen genutzt werden sollen, um einen hohen Lichtstrom und eine hohe Beleuchtungsstärke zu erzeugen, andererseits aber eine einfache und damit kostengünstige Fertigung erreicht werden soll, indem die Lichtquellen auf einer Ebene als Array angeordnet werden (z.B. als SMD-Bauteile auf einer Platine). Die Lichtquellen bzw. die Platine mit den darauf befestigten Lichtquellen sind auf einem Trägerelement befestigt, das bspw. Teil eines Kühlkörpers sein kann oder seinerseits auf einem solchen befestigt ist. Der Kühlkörper kann während des Betriebs der Lichtquellen erzeugte Wärme an die Umgebung abgeben und sorgt so für eine thermische Entlastung der Lichtquellen und des gesamten Lichtmoduls, in dem ein Optikarray mit den Vorsatzoptiken enthalten ist.
Bei Verwendung der Vorsatzoptik bzw. eines aus mehreren Vorsatzoptiken zusammengesetzten Optikarrays in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sind diese vorzugsweise Bestandteil eines Lichtmoduls der Beleuchtungseinrichtung. Das Lichtmodul kann zur Erzeugung einer beliebigen Lichtverteilung ausgebildet sein. Bei Verwendung in einem Scheinwerfer kann das Lichtmodul bspw. zur Erzeugung einer Abblendlicht- oder einer Fernlichtfunktion ausgebildet sein. Bei Verwendung in einer Frontleuchte kann das Lichtmodul bspw. zur Realisierung einer Tagfahrlicht-, Stand-, Begrenzungs- oder Positionslicht-, Blinklicht- oder Nebellichtfunktion ausgebildet sein. Bei Verwendung in einer Heckleuchte kann das Modul zur Erzeugung einer Rücklicht-, Bremslicht-, Rückfahrscheinwerfer- oder Blinklichtfunktion ausgebildet sein. Bei Verwendung in einer Seitenleuchte kann das Lichtmodul zur Realisierung einer Seitenmarker- oder Blinklichtfunktion ausgebildet sein. Selbstverständlich kann das Lichtmodul auch derart ausgebildet sein, dass es lediglich einen Teil der gewünschten Lichtverteilung erzeugt und sich die gewünschte Lichtverteilung erst durch Überlagerung der durch das Lichtmodul erzeugten Teil-Lichtverteilung mit einer oder mehreren anderen Teil-Lichtverteilung ergibt.
Der Effekt der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik, dass die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels in einem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen der Vorsatzoptik zugeordneten Lichtquelle verläuft, kann in gewissen Grenzen auch durch eine Variation der Form und/oder Ausrichtung der Lichteintrittsflächen und/oder Lichtaustrittsflächen der Vorsatzoptik erzielt werden. Hier muss aber berücksichtigt werden, dass es durch die Variation der Form und/oder Ausrichtung der Austrittsflächen der Vorsatzoptik nicht zu einer Totalreflexion des eigentlich zum Durchtritt durch die Flächen vorgesehenen Lichts kommt, was zu einer deutlichen Verschlechterung der Effizienz der Vorsatzoptik führen würde. Um den Effekt einer unerwünschten Totalreflexion des Lichts an den Lichtaustrittsflächen zu verringern bzw. dies sogar ganz zu vermeiden, sollte mindestens eine der totalreflektierenden seitlichen Grenzflächen der Vorsatzoptik in Form und/oder Ausrichtung gegenüber einer Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung der zugeordneten Lichtquelle oder Lichtquellengruppe verläuft, entsprechend variiert werden.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mit den erfindungsgemäßen Vorsatzoptiken ein Optikarray gebildet werden kann, das einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Jeder Vorsatzoptik des Arrays ist mindestens eine Lichtquelle zugeordnet. Die Vorsatzoptiken bzw. das Array bestehen aus einem transparentem Dielektrikum, z.B. aus einem transparenten Kunststoff oder Glas. Bei jeder der erfindungsgemäßen Vorsatzoptiken eines Optikarrays lenken die totalreflektierenden Grenzflächen und die brechenden Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen das Licht schwerpunktmäßig in eine Richtung ungleich der Hauptabstrahlrichtung der der Vorsatzoptik zugeordneten Leuchtdioden, so dass eine Einzel-Lichtverteilung mit einem Maximum der Beleuchtungsstärke entsteht, das zur optischen Achse der der Vorsatzoptik zugeordneten Lichtquellen verschoben liegt. Damit besitzt jede der erfindungsgemäßen Vorsatzoptiken eines Optikarrays im Unterschied zu dem aus der WO 02/33449 A2 bekannten Linsenarray, eine unterschiedliche optische Achse. Die Lichtstärke des aus der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik ausgekoppelten Lichts steigt ausgehend von einer die optische Achse schneidenden Mittelebene nur in einer Richtung an und nicht in jeder Richtung, wie dies bspw. bei der aus der DE 10 2009 021 182 A1 bekannten Vorsatzoptik der Fall ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist von mehreren totalreflektierenden Grenzflächen der Vorsatzoptik die Rede. Diese Formulierung umfasst selbstverständlich auch mehrere Abschnitte einer einzigen totalreflektierenden Grenzfläche, wie sie bspw. bei einer Vorsatzoptik mit rundem oder ovalem Querschnitt mit umlaufender Grenzfläche vorhanden sind. Wenn man eine solche Vorsatzoptik in einem eine optische Achse umfassenden Längsschnitt betrachtet, kann die Grenzfläche anhand eines zu dem Längsschnitt senkrechten weiteren Längschnitts in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn durch die nicht rotationssymmetrische Ausführung der totalreflektierenden seitlichen Grenzflächen, d.h. der bezüglich des weiteren Längsschnitts obere Abschnitt der Grenzfläche ist anders ausgestaltet als der untere Abschnitt, und eine prismatische Wirkung der Lichteintritts- und/oder Lichtaustrittsflächen zwei Maßnahmen (Brechung und Totalreflexion) in Kombination miteinander zur Ablenkung des Lichts genutzt werden. Die Kombination beider Maßnahmen ermöglicht es, eine starke Lichtablenkung zusammen mit einer hohen Lichteffizienz der Vorsatzoptik zu kombinieren. Wird z.B. eine totalreflektierende Grenzfläche so ausgeführt, dass durch sie keine mittlere Ablenkung des Lichts von der optischen Achse der Lichtquelle erfolgt, dann ist eine Ablenkung einzig durch die prismatische Wirkung der Lichtaustrittsfläche möglich. Diese prismatische Wirkung wird z.B. durch Verkippen der Lichtaustrittsfläche gegenüber einer Fläche senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle erreicht. Wird der Verkippungswinkel größer, nehmen auch die Fresnel-Reflexionen an dieser Fläche zu bis es sogar zu Totalreflexionen kommt. Die Lichtverluste nehmen also mit zunehmender Lichtablenkung merklich zu. Falls aber bereits die totalreflektierenden Grenzflächen und/oder die Lichteintrittsflächen benutzt werden, um eine erste Ablenkung der Lichtstrahlen zu erreichen, muss die Lichtaustrittsfläche zur Erzielung einer vorgegebenen Ablenkung weniger stark verkippt werden, was die Reflexionsverluste an dieser Fläche verringert. Bei gleicher erzielter Ablenkung kann also durch Ausnutzung der totalreflektierenden Eigenschaften der Grenzflächen und/oder der brechenden Eigenschaften der Lichteintrittsflächen eine höhere Lichteffizienz der Optik erreicht werden. Alternativ kann bei gleicher Lichteffizienz ein größerer Ablenkungswinkel erzielt werden.
In diesem Sinne wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass in einem Längsschnitt durch die Vorsatzoptik betrachtet die mindestens eine Grenzfläche auf einer Seite der Vorsatzoptik im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik eingetretenen Lichts steiler auf die mindestens eine variierte Grenzfläche treffen. Mit anderen Worten, wird ein bezüglich des weiteren Längsschnitts durch die Vorsatzoptik oberhalb des weiteren Längsschnitts liegender Abschnitt der Grenzfläche im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels parallel (bzw. deckungsgleich) zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle verläuft, derart variiert, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik eingetretenen Lichts steiler auf den mindestens einen variierten Abschnitt der Grenzfläche treffen. Dadurch werden die auf den oberen Abschnitt der Grenzfläche auftreffenden Lichtstrahlen stärker nach unten reflektiert.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass in dem Längsschnitt durch die Vorsatzoptik betrachtet mindestens eine weitere Grenzfläche auf einer der variierten Grenzfläche gegenüber liegenden Seite der Vorsatzoptik im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik eingetretenen Lichts flacher auf die mindestens eine weitere variierte Grenzfläche treffen. Mit anderen Worten, wird ein bezüglich des weiteren Längsschnitts durch die Vorsatzoptik unterhalb des weiteren Längsschnitts liegender Abschnitt der Grenzfläche im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung des Lichtbündels parallel (bzw. deckungsgleich) zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle verläuft, derart variiert, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik eingetretenen Lichts flacher auf den mindestens einen weiteren variierten Abschnitt der Grenzfläche treffen. Dadurch werden die auf den unteren Abschnitt der Grenzfläche auftreffenden Lichtstrahlen weniger stark nach oben bzw. unter Umständen sogar nach unten reflektiert.
Die den einzelnen Vorsatzoptiken eines Optikarrays eines Lichtmoduls zugeordneten Lichtquellen oder Lichtquellengruppen sind vorzugsweise einzeln und getrennt voneinander ansteuerbar. Die Ansteuerung der Lichtquellen umfasst auch ein Dimmen, d.h. ein Betrieb mit verringerter Energie. Dadurch ist es möglich, dass das Lichtmodul auch eine adaptive Lichtverteilung erzeugt, die in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (z.B. der Geschwindigkeit, einem Lenkwinkel, einer Gierrate, etc.) und/oder von Umweltbedingungen (z.B. Außentemperatur, Vorhandensein und/oder Art eines Niederschlags) und/oder von der Fahrbahnbeschaffenheit dynamisch variiert wird.
Die Vorsatzoptiken dienen vorzugsweise als Primäroptiken eines Lichtmoduls. Die Primäroptiken dienen zum Bündeln und Lenken des von den Lichtquellen ausgesandten Lichts. Das von den Primäroptiken ausgesandte Licht kann entweder unmittelbar oder mittelbar, bspw. nach dem Durchtritt durch mindestens eine Sekundäroptik (z.B. eine Projektions- oder Sammellinse), zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug bzw. eines Teils davon genutzt werden.
Es ist denkbar, dass zwischen den Primäroptiken und der mindestens einen Sekundäroptik eine Blendenanordnung zum Abschatten zumindest eines Teils des von den Primäroptiken ausgesandten Lichts angeordnet ist. Die mindestens einen Sekundäroptik kann eine Kante der Blendenanordnung als Helldunkelgrenze der resultierenden Lichtverteilung auf die Fahrbahn projizieren. Die Blendenkante der Blendenanordnung liegt bevorzugt in einem Brennpunkt oder einer Brennebene der Projektionslinse. Die Blendenanordnung kann sich in einer horizontalen Ebene erstrecken, wobei dei horizontale Ebene bevorzugt die optischen Achse der Projektionslinse umfasst. Denkbar ist allerdings auch, dass die Vorsatzoptiken und das restliche Lichtmodul derart ausgebildet sind, dass eine abgeblendete Lichtverteilung auch ohne Blendenanordnung erzeugt werden kann, wobei dann auf eine Blendenanordnung zur Erzeugung der Helldunkelgrenze verzichtet werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der beschriebenen und in den Figuren gezeigten Kombination, sondern auch in beliebig anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls einer Beleuchtungseinrichtung;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Leuchtdioden-Array eines Lichtmoduls einer Beleuchtungseinrichtung;
Figur 4 eine einzelne erfindungsgemäße Vorsatzoptik eines Lichtmoduls einer Beleuchtungseinrichtung;
Figur 5 links einen Schirm mit einer durch eine herkömmliche, rotationssymmetrisch ausgebildete Vorsatzoptik erzeugten Lichtverteilung und rechts einen Schirm mit einer durch eine erfindungsgemäße Vorsatzoptik erzeugten Lichtverteilung;
Figur 6 eine Seitenansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls;
Figur 7 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht; und
Figur 8 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung.
Figur 1 zeigt eine als Scheinwerfer ausgebildete Beleuchtungseinrichtung 10 eines Kraftfahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht. Die Beleuchtungseinrichtung 10 umfasst bevorzugt ein aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse 12, in welchem in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtmodule 14, 14' zur Erzeugung beliebiger Lichtverteilungen (zum Beispiel Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, adaptive oder dynamische Lichtverteilungen, etc.) angeordnet sind. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 10 auch weniger oder mehr als die dargestellten Lichtmodule 14, 14’ aufweisen. Ferner kann die Beleuchtungseinrichtung 10 neben den Lichtmodulen 14, 14’ auch Leuchtenmodule (nicht dargestellt) umfassen, die bspw. zur Erzeugung von Blinklicht, Tagfahrlicht, Positionslicht, etc. dienen. Eine in Lichtaustrittsrichtung 16 im Gehäuse 12 ausgebildete Lichtaustrittsöffnung ist mit einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe 18 aus Glas oder Kunststoff verschlossen, um das Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit zu verhindern. Die Abdeckscheibe 18 kann zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen, bspw. in Form von Zylinderlinsen und/oder Prismen, zur Streuung des hindurchtretenden Lichts ausgestattet sein (sog. Streuscheibe). Die Abdeckscheibe 18 kann aber auch als eine sog. klare Scheibe ohne optisch wirksame Profile ausgebildet sein.
Mindestens eines der Lichtmodule 14, 14' ist als ein erfindungsgemäßes Lichtmodul ausgebildet, das weiter unten im Detail beschrieben wird. Das andere Lichtmodul kann zur Erzeugung von Abblendlicht, Fernlicht oder einer beliebig anderen Lichtverteilung oder lediglich von Teilen dieser Lichtverteilungen (bspw. eines Abblendlicht-Grundlichts, eines Fernlicht-Grundlichts, eines Abblendlicht-Spots, eines Fernlicht-Spots, etc.) ausgebildet sein. Das andere Lichtmodul in beliebiger Weise ausgestaltet sein. Wenn das andere Lichtmodul bspw. als ein Reflexionsmodul ausgebildet ist, umfasst es mindestens eine Lichtquelle (nicht dargestellt) zum Aussenden von Licht, die bspw. eine Glüh-, Halogen- oder Gasentladungslampe oder mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine LED, umfasst. Ferner kann das andere Lichtmodul eine Primäroptik (z.B. in Form eines Reflektors oder einer Vorsatzoptik aus transparentem Material) zur Bündelung des ausgesandten Lichts aufweisen. Das gebündelte Licht gelangt zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung in den Bereich vor das Fahrzeug, zumindest teilweise auf die Fahrbahn. Falls eine abgeblendete Lichtverteilung erzeugt werden soll, kann die Primäroptik entsprechend ausgebildet sein und/oder im Strahlengang kann eine entsprechende Blendenanordnung angeordnet sein. Falls das andere Lichtmodul als ein Projektionsmodul ausgebildet ist, wird das gebündelte Licht durch mindestens eine Sekundäroptik zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung vor das Fahrzeug projiziert. Die Sekundäroptik kann als eine Projektions- oder Sammellinse oder als ein Reflektor ausgebildet sein. Zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung kann zwischen der Primär- und der Sekundäroptik eine Blendenanordnung angeordnet sein, die einen Teil des gebündelten Lichts abschattet.
Ein Teil eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls ist in einer perspektivischen Ansicht in Figur 2 gezeigt. Das Lichtmodul ist mit den Bezugszeichen 14, 14’, bezeichnet, da jedes oder beide Lichtmodule 14, 14’ der Beleuchtungseinrichtung 10 aus Figur 1 als ein erfindungsgemäßes Lichtmodul ausgebildet sein könnte. Das Lichtmodul 14, 14’ umfasst ein Optikarray 26, das mehrere erfindungsgemäße Vorsatzoptiken 28 umfasst. Die Vorsatzoptiken 28 bzw. das Optikarray 26 bilden dabei eine Primäroptik des Lichtmoduls 14, 14’ zur Bündelung des von den Lichtquellen ausgesandten Lichts. Jeder der Vorsatzoptiken 28 ist mindestens eine Lichtquelle zugeordnet, die vorzugsweise als eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere als eine Leuchtdiode (LED), ausgebildet ist.
Wie in Figur 3 beispielhaft gezeigt, können die in diesem Beispiel als Leuchtdioden ausgebildeten Lichtquellen 22 auf einem ebenen, plattenförmigen Trägerelement 24, bspw. einer Leiterplatte, angeordnet sein und bilden zusammen ein LED-Array 20. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass die Leuchtdioden 22 einzeln oder in Gruppen auf mehreren Trägerelementen 24 angeordnet sind. Ferner kann das Trägerelement 24 auch anders als in Figur 3 gezeigt ausgestaltet sein, bspw. eine runde, ovale oder dreieckige Form aufweisen. Die Leuchtdioden 22 können einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sein, so dass sie einzeln oder gruppenweise aktiviert, deaktiviert oder gedimmt werden können.
Unabhängig von der Ausgestaltung des Trägerelements 24 sind die Leuchtdioden 22 derart ausgestaltet und in dem Lichtmodul 14, 14’ angeordnet, dass deren Hauptabstrahlrichtungen 32 im Wesentlichen parallel zueinander aus der Zeichenebene heraus verlaufen. Die Hauptabstrahlrichtungen 32 erstrecken sich vorzugsweise senkrecht zu der Zeichenebene der Figur 3 bzw. zu der Ebeneerstreckung des Trägerelements 24. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leuchtdioden 22 matrixartig in zwei Zeilen auf dem Trägerelement 24 angeordnet. Die Anordnung der Leuchtdioden 22 auf dem Trägerelement 24 kann im Einzelfall jedoch von der dargestellten Form abweichen. Die Leuchtdioden 22 sind vorzugsweise derart auf dem Trägerelement 24 angeordnet, dass bei in dem Lichtmodul 14, 14’ im betriebsbereiten Zustand montiertem LED-Array 20 jeder der Vorsatzoptiken 28 mindestens eine LED 22 zugeordnet ist. Demnach wäre bei einem einzeiligen Optik-Array 26 mit mehreren lediglich in einer Zeile nebeneinander angeordneten Vorsatzoptiken 28 auch lediglich eine einzeilige Anordnung der Leuchtdioden 22 auf dem Trägerelement 24 möglich.
Anhand der Figur 2 ist zu erkennen, dass das LED-Array 20 bzw. das Trägerelement 24, auf dem die Leuchtdioden 22 befestigt und elektrisch kontaktiert sind, zwischen dem Optik-Array 26 und einem Kühlkörper 30 des Lichtmoduls 14, 14’ angeordnet. Das Optik-Array 26 bzw. die Vorsatzoptiken 28 sind derart ausgebildet, dass die Hauptaustrittsrichtungen 42 der aus den einzelnen Vorsatzoptiken 28 austretenden Einzel-Lichtbündel in einem Winkel zu den Hauptabstrahlrichtungen 32 der den Vorsatzoptiken 28 jeweils zugeordneten Lichtquellen 22 verlaufen. Bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 14, 14’ ist es also möglich, die Leuchtdioden 22 einfach, schnell, automatisiert und kostengünstig auf einem ebenen Trägerelement 24 zu positionieren, auszurichten, zu befestigen und zu kontaktieren. Eine zur Erzeugung einer gewünschten resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls 14, 14’ erforderliche Ausrichtung bzw. Umlenkung der Einzel-Lichtbündel in eine bestimmte Richtung wird allein durch die besondere Ausgestaltung der Vorsatzoptiken 28 erzielt. Ein Ausrichten bzw. Umlenken der Einzel-Lichtbündel kann erforderlich sein, um bspw. eine Helldunkelgrenze der resultierenden Lichtverteilung oder um bestimmte Minimal- bzw. Maximalwerte der Beleuchtungsstärke an bestimmten, vorzugsweise gesetzlich definierten und vorgegebenen Punkten der Lichtverteilung, bspw. bestimmte Overheadwerte oberhalb einer Helldunkelgrenze bei einer abgeblendeten Lichtverteilung, realisieren zu können. Das Linsenarray 26 stellt somit im Lichtmodul 14 eine Primäroptik zum Bündeln und Formen des von den Leuchtdioden 22 ausgesandten Lichts dar.
Die Vorsatzoptik 28 ist aus einem transparenten Dielektrikum in Form eines lichtdurchlässigen Materials, bspw. Glas oder Kunststoff, hergestellt. Sie ist asymmetrisch, insbesondere nicht rotationssymmetrisch zu einer Längsachse der Vorsatzoptik 28, ausgebildet. Bei in dem Lichtmodul 14, 14’ in betriebsbereitem Zustand montierten Leuchtdioden 22 und Vorsatzoptiken 28 sind die Vorsatzoptiken 28 asymmetrisch zu den Hauptabstrahlrichtungen 32 der Leuchtdioden 22 ausgebildet. Die Ausrichtungen der Lichtbündel aus den einzelnen Vorsatzoptiken 28 des Optik-Arrays 26 sind unterschiedlich, so dass in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Hauptaustrittsrichtungen 42 der Vorsatzoptiken 28 in einem imaginären Punkt bzw. einem dreidimensionalen Punktebereich oder einer Punktewolke hinter dem Kühlkörper 30 zusammenlaufen. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass die Vorsatzoptiken 28 derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass die Hauptaustrittsrichtungen 42 in einem Punkt oder einer Punktewolke vor dem Optik-Array 26 zusammenlaufen. Ferner müssen nicht alle Vorsatzoptiken 28 des Optik-Arrays 26 als erfindungsgemäße Vorsatzoptiken ausgebildet sein. Es ist durchaus denkbar, dass eine oder mehrere der Vorsatzoptiken als herkömmliche, bspw. rotationssymmetrische, Vorsatzoptiken ausgebildet sind. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 6 gezeigt.
Figur 4 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen asymmetrischen Vorsatzoptik 28 im Detail. Die Vorsatzoptik 28 dient zum Bündeln des von der der Vorsatzoptik 28 zugeordneten mindestens einen Lichtquelle 22 ausgesandten Lichts. Die Vorsatzoptik 28 weist mindestens eine Lichteintrittsfläche 36 auf, durch die zumindest ein Teil des von der mindestens einen Lichtquelle 22 ausgesandten Lichts in die Vorsatzoptik 28 eingekoppelt wird. Die Lichteintrittsfläche 36 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel asymmetrisch ausgebildet. Ferner umfasst die Vorsatzoptik 28 totalreflektierende Grenzflächen 34, an denen zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichts totalreflektiert wird. Schließlich umfasst die Vorsatzoptik 28 mindestens eine Lichtaustrittsfläche 38, durch die zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichts, gegebenenfalls nach mindestens einer Totalreflexion an einer der Grenzflächen 34, aus der Vorsatzoptik 28 ausgekoppelt wird.
Eine erste Lichteintrittsfläche 36’ kann gewölbt ausgebildet sein, so dass sie hindurchtretende Lichtstrahlen nach Art einer Linse umlenken kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fläche 36’ konvex gewölbt ausgebildet, so dass hindurchtretende Lichtstrahlen nach Art einer Sammellinse gebündelt werden. Diese gewölbte Fläche 36’ ist in dem dargestellten Längsschnitt durch die Vorsatzoptik 28 zudem geneigt. Auch die Lichtaustrittsfläche 38 kann zumindest bereichsweise gewölbt ausgebildet sein, so dass sie hindurchtretende Lichtstrahlen nach Art einer Linse umlenken kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fläche 38 konvex gewölbt ausgebildet, so dass hindurchtretende Lichtstrahlen nach Art einer Sammellinse gebündelt werden. Auch die gewölbte Austrittsfläche 38 ist in dem dargestellten Längsschnitt durch die Vorsatzoptik 28 geneigt und zwar in eine Richtung entgegen der Neigungsrichtung der ersten Eintrittsfläche 36’.
Ein Teil des von der Lichtquelle 22 ausgesandten Lichts wird durch Brechung beim Durchtritt durch die zentrale Lichteintrittsfläche 36’ und/oder beim Durchtritt durch einen zentralen Bereich der Lichtaustrittsfläche 38 gebündelt (Strahlenverlauf 40’). Das auf diese Weise gebündelte Licht gelangt also ohne Totalreflexion an den Grenzflächen 34 durch die Vorsatzoptik 28. Ein anderer Teil des von der Lichtquelle 22 ausgesandten Lichts wird über die seitliche Eintrittsflächen 36“ in die Vorsatzoptik 28 eingekoppelt, größtenteils an den Grenzflächen 34 totalreflektiert und über einen äußeren Randbereich der Austrittsfläche 38 ausgekoppelt (Strahlenverlauf 40“). Die Bündelung des Lichts erfolgt dabei durch Brechung beim Durchtritt durch die Lichteintrittsfläche 36“, durch Totalreflexion an einer der Grenzflächen 34 und/oder durch Brechung beim Durchtritt durch die Lichtaustrittsfläche 38. Das von der Leuchtdiode 22 ausgesandte Licht wird also in zwei Teile unterteilt, die auf unterschiedlichen Wegen durch die Vorsatzoptik 28 gelangen und auf unterschiedliche Weise gebündelt werden.
Die Vorsatzoptik 28 weist eine zur Hauptabstrahlrichtung 32 der ihr zugeordneten Leuchtdiode 22 asymmetrische Form der Lichtauskoppelfläche 38 und der Grenzfläche 34 auf. Selbstverständlich wäre es denkbar, nur die Grenzflächen 34 asymmetrisch auszugestalten und die Auskoppelfläche 38 wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten rotationssymmetrischen Vorsatzoptiken symmetrisch zu belassen.
In dem in Figur 4 gezeigten Längsschnitt durch die Vorsatzoptik 28 betrachtet, ist gut erkennbar, dass mindestens eine Grenzfläche 34 auf einer Seite der Vorsatzoptik 28, nämlich die bezüglich eines die Hauptabstrahlrichtung 32 der Leuchtdiode 22 umfassenden und senkrecht zur Zeichenebene stehenden weiteren Längsschnitts obere Grenzfläche 34’, im Vergleich zu einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 32 der Lichtquelle 22 verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik 28 eingekoppelten Lichts steiler auf die mindestens eine variierte Grenzfläche 34’ treffen. Dadurch werden die Lichtstrahlen 40“ an der Grenzfläche 34’ auch steiler totalreflektiert und dadurch stärker nach unten abgelenkt.
Ferner kann man erkennen, dass in dem dargestellten Längsschnitt durch die Vorsatzoptik 28 betrachtet auch mindestens eine weitere Grenzfläche 34, die vorzugsweise auf einer der ersten variierten Grenzfläche 34’ gegenüber liegenden Seite der Vorsatzoptik 28 angeordnet ist, nämlich die bezüglich des weiteren Längsschnitts untere Grenzfläche 34“, im Vergleich zu einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 32 der Lichtquelle 22 verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen 40“ des in die Vorsatzoptik 28 eingekoppelten Lichts flacher auf die mindestens eine weitere variierte Grenzfläche 34“ treffen. Dadurch werden die Lichtstrahlen 40“ auch flacher an der Grenzfläche 34“ totalreflektiert und somit weniger abgelenkt, d.h. sie treten nach unten gerichtet aus der Vorsatzoptik 28 aus.
Bei der dargestellten Vorsatzoptik 28 ist zusätzlich die Lichtaustrittsfläche 38 derart ausgebildet, dass sich der Winkel α zwischen der Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels und der Hauptabstrahlrichtung 32 der Lichtquelle 22 im Vergleich zu einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik (28’ in Figur 6) mit einer Lichtaustrittsfläche 38, bei der die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels parallel bzw. sogar deckungsgleich zu der Hauptabstrahlrichtung 32 der mindestens einen Lichtquelle 22 verläuft, vergrößert. Die Lichtaustrittsfläche 38 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik 28 also derart geneigt und/oder gewölbt, dass die hindurchtretenden Lichtstrahlen eine zusätzliche Ablenkung nach unten erfahren. Besonders bevorzugt ist, dass die Lichtaustrittsfläche 38 der Vorsatzoptik 28 im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik, bei der die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 32 der mindestens einen Lichtquelle 22 verläuft, derart variiert ist, dass aus der Vorsatzoptik 28 austretende Lichtstrahlen flacher auf die mindestens eine variierte Lichtaustrittsfläche 38 treffen.
In ähnlicher Weise können auch eine oder mehrere der Lichteintrittsflächen 36 variiert werden. So ist in Figur 4 die Neigung der gewölbten Eintrittsfläche 36’ derart verändert, dass sich der Winkel α der Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels bezüglich der Hauptabstrahlrichtung 32 der Lichtquelle 22 im Vergleich zu einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik (28’ in Figur 6) mit einer Lichteintrittsfläche 38, bei der die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 32 der mindestens einen Lichtquelle 22 verläuft, vergrößert. Entsprechendes könnte man auch mit den seitlichen Eintrittsflächen 36“ machen, so dass die Hauptaustrittsrichtung 42 des Lichtbündels weiter nach unten geneigt wird. Insbesondere könnte die Neigung der oberen Eintrittsfläche 36“ derart variiert werden, dass die Lichtstrahlen 40“ in einem steileren Winkel auf die obere Grenzfläche 34’ auftreffen. Ebenso könnte die Neigung der unteren Eintrittsfläche 36“ derart variiert werden, dass die Lichtstrahlen 40“ in einem flacheren Winkel auf die untere Grenzfläche 34“ auftreffen.
Figur 5 zeigt links eine mit einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik realisierte Lichtverteilung und rechts eine durch die asymmetrisch ausgebildete erfindungsgemäße Vorsatzoptik 28 erzeugte Lichtverteilung. In der Lichtverteilung sind Bereiche gleicher Beleuchtungsstärke durch sog. Isolux-Linien 45 veranschaulicht. Die Beleuchtungsstärke nimmt vorzugsweise von innen nach außen ab, wobei dann im Zentrum der Lichtverteilung die höchsten Beleuchtungsstärkewerte liegen. Selbstverständlich ist auch eine beliebig andere Intensitätsverteilung innerhalb der Lichtverteilung denkbar. Ein Schwerpunkt der Lichtverteilung in Hauptaustrittsrichtung 42 ist in Figur 5 mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. In Figur 5 links liegt der Schwerpunkt 44 der Lichtverteilung in Hauptaustrittsrichtung 42 in etwa auf dem Schnittpunkt der Hauptabstrahlrichtung 32 der LEDs 22 mit der dargestellten xy-Ebene. Das heißt die herkömmliche symmetrische Vorsatzoptik bündelt zwar das hindurchtretende Licht, bewirkt aber keine Ablenkung des Lichts in eine von der Hauptabstrahlrichtung 32 der LEDs 22 abweichenden Richtung.
Rechts in Figur 5 ist die mit der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik 28 realisierte Verschiebung der Lichtverteilung nach rechts dargestellt. Dazu wird eine um 90° um eine parallel zur Hauptabstrahlrichtung 32 verlaufende Achse verdrehte Vorsatzoptik 28 aus Figur 4 verwendet, so dass das Lichtbündel nicht – wie in Figur 4 gezeigt - nach unten, sondern nach rechts abgelenkt wird. Die Vorsatzoptik 28 bewirkt eine Verschiebung des Schwerpunkts 44 in Hauptaustrittsrichtung 42 der Lichtverteilung nach rechts. Dabei bleibt die Intensitätsverteilung innerhalb der Lichtverteilung vorzugsweise weitgehend unverändert, was anhand des im Wesentlichen gleichen Verlaufs der Isoluxlinien 45 ohne Verschiebung (links in Figur 5) und mit Verschiebung nach rechts (rechts in Figur 5) deutlich wird.
In Figur 5 wird eine Verschiebung des Schwerpunkts 44 auf der x-Achse nach rechts angenommen. Durch eine Drehung der Vorsatzoptik 28 um eine parallel zur Hauptabstrahlrichtung 32 verlaufende Achse um einen beliebigen Drehwinkel kann der verschobene Schwerpunkt 44 jedoch in jede beliebige Richtung, also in einem Winkel von 360° relativ zur dargestellten x-Achse, ausgerichtet werden. Um wie viel das Lichtbündel abgelenkt wird, wird durch die Ausgestaltung der Vorsatzoptik 28, insbesondere der Grenzflächen 34, der Lichteintrittsflächen 36 und der Lichtaustrittsflächen 38, bestimmt.
Figur 6 zeigt einen detaillierten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Linsenarrays 26 in einer Seitenansicht. In Figur 6 sind drei Leuchtdioden 22 auf dem eben ausgebildeten Trägerelement 24 angeordnet. Jeder Leuchtdiode 22 ist eine Vorsatzoptik 28 oder 28' zugeordnet. Die in Figur 6 oben und unten gezeigten Vorsatzoptiken 28 sind in erfindungsgemäßer Weise asymmetrisch ausgebildet und entsprechen in Aufbau und Funktion der Beschreibung zu den Figuren 4 und 5. Beide Vorsatzoptiken 28 sind jedoch um ca. 180° zueinander verdreht auf dem Trägerelement 24 angeordnet, so dass die Hauptaustrittsrichtungen 42 der Vorsatzoptiken 28 in einem gemeinsamen Schnittpunkt 48 zusammenlaufen.
Die in Figur 6 in der Mitte angeordnete Vorsatzoptik 28' ist im Gegensatz dazu rotationssymmetrisch ausgebildet, das heißt, die Hauptabstrahlrichtung 32 der Leuchtdiode 22, die der Optik 28’ zugeordnet ist, und die Hauptaustrittsrichtung 42 der Vorsatzoptik 28' fallen zusammen. Die Vorsatzoptik 28' beziehungsweise deren zugeordnete Leuchtdiode 22 ist derart auf dem Trägerelement 24 positioniert, dass die zusammenfallenden Hauptabstrahlrichtung 32 und Hauptaustrittsrichtung 42 durch den durch die Hauptabstrahlrichtungen 42 der beiden anderen Vorsatzoptiken 28 gebildeten Schnittpunkt 48 laufen. Die mittlere Vorsatzoptik 28’ entspricht einer herkömmlichen symmetrischen Vorsatzoptik. Die Vorsatzoptiken 28 und 28' sind also derart angeordnet und ausgerichtet, dass die drei Hauptaustrittsrichtungen 42 in dem gemeinsamen Schnittpunkt 48 zusammenlaufen.
Das Optik-Array 26 kann auch noch mehr als die dargestellten drei Vorsatzoptiken 28, 28’ aufweisen. Diese können in einer Zeile angeordnet sein, so dass sich ein lineares Optik-Array 26 ergibt. Es wäre aber auch denkbar, dass die Vorsatzoptiken 28, 28’ matrixartig in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet sind. Beim Einsatz von mehr als drei Vorsatzoptiken 28, 28’ in dem Array 26 können immer mindestens zwei Vorsatzoptiken 28, 28’ zu einer Gruppe zusammengefasst sein, deren Hauptaustrittsrichtungen 42 sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt 48 schneiden. Dabei ist es zwar möglich, aber nicht unbedingt erforderlich, dass die Schnittpunkte 48 der verschiedenen Optik-Gruppen identisch sind. Bei dem Ausführungsbeispiel aus Figur 6 sind die einzelnen Vorsatzoptiken 28, 28’ des Optik-Arrays 26 als separate, diskrete Elemente ausgebildet und werden lediglich durch die Befestigung auf dem gemeinsamen Trägerelement 24 und/oder dem gemeinsamen Kühlkörper 30 in der vorgegebenen Position und Lage relativ zueinander gehalten.
Figur 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 14, 14’ des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10. Das Lichtmodul 14, 14’ weist den Kühlkörper 30 auf, auf dem das eben ausgebildete Trägerelement 24 angeordnet und befestigt ist. Auf dem Trägerelement 24 sind drei Leuchtdioden 22 angeordnet und elektrisch kontaktiert, denen ein einteiliges Linsenarray 26 zugeordnet ist. Das einteilige Linsenarray 26 fasst die Funktionen von drei diskreten Vorsatzoptiken, beispielsweise der drei Vorsatzoptiken 28, 28' aus Figur 6, zusammen und ist als eine integrale Einheit ausgebildet. Dazu sind zwischen den diskreten Vorsatzoptiken 28, 28’ aus Figur 6 Materialbrücken vorgesehen, die vorzugsweise keine optisch wirksamen Eigenschaften aufweisen. Die Funktion des einteiligen Linsenarrays 26 ist mit der des mehrteiligen Linsenarrays 26 vergleichbar. Natürlich können in dem Lichtmodul 14 auch nur ein Teil der Vorsatzoptiken 28, 28' zu dem einteiligen Linsenarray 26 zusammengefasst werden, oder mehrere Linsenarrays 26 mit jeweils mehreren Vorsatzoptiken 28, 28' im Lichtmodul 14 angeordnet werden.
Zusätzlich ist im Strahlengang des durch das Linsenarray 26 gebündelten Lichts eine als Sammellinse 50 ausgebildete Sekundäroptik in dem Lichtmodul 14 angeordnet. Die Sammellinse 50 dient dazu, die von dem Linsenarray 26 erzeugten Lichtbündel aufzuweiten und eine gewünschte, gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung, zum Beispiel eine Abblendlicht- oder Fernlichtverteilung, vor dem Fahrzeug abzubilden. Der gemeinsame Schnittpunkt 48 liegt dabei im Bereich einer optischen Achse 52 der Sammellinse 50 zwischen der Primäroptik 26 und der Sekundäroptik 50, vorzugsweise im Brennpunkt der Sekundäroptik 50.
In einer weiteren Ausführungsform können die Leuchtdioden 22 auch einzeln ansteuerbar, bevorzugt einzeln dimmbar sein. Dadurch kann die durch das Lichtmodul 14, 14’ erzeugte Lichtverteilung sowohl bezüglich der horizontalen und vertikalen Erstreckung der Lichtverteilung als auch hinsichtlich der Intensitätsverteilung innerhalb der Lichtverteilung variiert werden. Ein Dimmen der Leuchtdioden 22 ermöglicht es ferner, dass das Lichtmodul 14, 14’ neben einer Fernlichtverteilung auch eine Tagfahrlichtverteilung erzeugen kann und somit als Leuchtenmodul in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 arbeitet. Auf diese Weise kann eine Tagfahrlichtfunktion ohne ein zusätzliches Leuchtenmodul realisiert werden.
Möglich ist auch, dass das erfindungsgemäße Linsenarray 26 im Heckbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zur Erzeugung eines Rücklichts und/oder eines Bremslichts oder eines Blinklichts und/oder eines Bremslichts, zum Einsatz kommt.
Figur 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 14, 14’ des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung. Das Lichtmodul 14, 14’ weist dazu zusätzlich zur Darstellung aus Figur 7 eine horizontal und parallel zu einer optischen Achse 52 des Moduls 14, 14’ angeordnete Blendenanordnung 54 auf. Selbstverständlich kann die Blendenanordnung 54 auch beliebig anders angeordnet und ausgerichtet sein. Eine vordere Blendenkante 55 der Blendenanordnung 54 ist dabei vorzugsweise im Bereich des Sammelpunkts 48 der Hauptaustrittsrichtungen 42 der Vorsatzoptiken 28, 28’ des Arrays 26 positioniert. Die Blendenanordnung 54 schirmt einen Teil des von dem Linsenarray 26 gebündelten Lichts ab, wobei die Blendenkante 55 durch die Sammellinse 50 als eine Hell‑/ Dunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird.
Möglich ist allerdings auch, dass die Vorsatzoptiken 28, 28' im erfindungsgemäßen Linsenarray 26 derart ausgebildet sind, dass auch ohne eine Blendenanordnung, wie bspw. die Blendenanordnung 54, allein durch die Ausgestaltung der Lichteinkoppelflächen 36 und/oder der Lichtauskoppelflächen 38 sowie der totalreflektierenden Grenzflächen 34 eine abgeblendete Lichtverteilung erzeugt werden kann. Auf die Blendenanordnung 54 kann in diesem Fall verzichtet werden.

Claims (15)

  1. Vorsatzoptik (28) zum Bündeln von Licht mindestens einer der Vorsatzoptik (28) zugeordneten Lichtquelle (22), wobei die Vorsatzoptik (28) aus einem transparenten Material besteht und Lichteintrittsflächen (36), durch die zumindest ein Teil des von der mindestens einen Lichtquelle (22) ausgesandten Lichts in die Vorsatzoptik (28) eintritt, totalreflektierende Grenzflächen (34), die zumindest einen Teil des eingetretenen Lichts totalreflektieren, und Lichtaustrittsflächen (38) aufweist, durch die zumindest ein Teil des eingetretenen Lichts gegebenenfalls nach mindestens einer Totalreflexion an einer der Grenzflächen (34) aus der Vorsatzoptik (28) austritt, wobei die Bündelung des Lichts der mindestens einen Lichtquelle (22) durch Brechung beim Durchtritt durch eine der Lichteintrittsflächen (36) und/oder beim Durchtritt durch eine der Lichtaustrittsflächen (38) und/oder durch Totalreflexion an einer der Grenzflächen (34) erfolgt, wobei die Vorsatzoptik (28) eine bezüglich einer Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) in einem Bezug stehende Hauptaustrittsrichtung (42) des gebündelten Lichts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Grenzflächen (34) der Vorsatzoptik (28) derart ausgebildet ist, dass die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels in einem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft.
  2. Vorsatzoptik (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Längsschnitt durch die Vorsatzoptik (28) betrachtet die mindestens eine Grenzfläche (34’) auf einer Seite der Vorsatzoptik (28) im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik (28’), bei der die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik (28, 28‘) eingetretenen Lichts steiler auf die mindestens eine variierte Grenzfläche (34’) treffen.
  3. Vorsatzoptik (28, 28‘) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Längsschnitt durch die Vorsatzoptik (28) betrachtet mindestens eine weitere Grenzfläche (34“) auf einer der variierten Grenzfläche (34’) gegenüber liegenden Seite der Vorsatzoptik (28) im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik (28’), bei der die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft, derart variiert ist, dass Lichtstrahlen des in die Vorsatzoptik (28) eingetretenen Lichts flacher auf die mindestens eine weitere variierte Grenzfläche (34“) treffen.
  4. Vorsatzoptik (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lichtaustrittsflächen (38) der Vorsatzoptik (28) derart ausgebildet ist, dass sich der Winkel (α) zwischen der Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels und der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik (28’) mit einer Lichtaustrittsfläche, bei der die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft, vergrößert.
  5. Vorsatzoptik (28) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtaustrittsfläche (38) der Vorsatzoptik (28)im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik (28’), bei der die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft, derart variiert ist, dass aus der Vorsatzoptik (28) austretende Lichtstrahlen flacher auf die mindestens eine variierte Lichtaustrittsfläche (38) treffen.
  6. Vorsatzoptik (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lichteintrittsflächen (36’, 36“) der Vorsatzoptik (28) derart ausgebildet ist, dass sich der Winkel (α) zwischen der Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels und der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorsatzoptik (28’) mit einer Lichtaustrittsfläche, bei der die Hauptaustrittsrichtung (42) des Lichtbündels parallel zu der Hauptabstrahlrichtung (32) der mindestens einen Lichtquelle (22) verläuft, vergrößert.
  7. Optikarray (26) umfassend mehrere nebeneinander, übereinander und/oder versetzt zueinander angeordnete Vorsatzoptiken (28, 28') aus einem transparenten Material, wobei das Optikarray (26) zum Bündeln von Licht von den Vorsatzoptiken (28, 28‘) zugeordneten Lichtquellen (22) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikarray (26) Vorsatzoptiken (28) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
  8. Optikarray (26) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander angeordnete Vorsatzoptiken (28, 28‘) zu einer Optikeinheit zusammengefasst sind.
  9. Optikarray (26) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Vorsatzoptiken (28, 28’) derart ausgebildet, angeordnet und ausgerichtet sind, dass sie das von den ihnen jeweils zugeordneten Lichtquellen (22), deren Hauptabstrahlrichtungen (32) parallel zueinander verlaufen, ausgesandte Licht zu Lichtbündeln mit unterschiedlichen Hauptaustrittsrichtungen (42) bündeln.
  10. Optikarray (26) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptaustrittsrichtungen (42) der Lichtbündel in einem gemeinsamen dreidimensionalen Schnittpunktsbereich (48) zusammenlaufen.
  11. Lichtmodul (14, 14’) einer Beleuchtungseinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend
    - mehrere auf einem ebenen Trägerelement (24) angeordnete Lichtquellen (22) zum Aussenden von Licht mit im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Hauptabstrahlrichtungen (32) und
    - ein Optikarray (26) umfassend mehrere nebeneinander, übereinander und/oder versetzt zueinander angeordnete Vorsatzoptiken (28, 28') aus einem transparenten Material, wobei das Optikarray (26) zum Bündeln von Licht von den Vorsatzoptiken (28, 28‘) zugeordneten Lichtquellen (22) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikarray (26) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 ausgebildet ist.
  12. Lichtmodul (14, 14’) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptiken (28, 28') als Primäroptiken des Lichtmoduls (14, 14’) dienen und dass das Lichtmodul (14, 14’) mindestens eine im Strahlengang angeordnete Sekundäroptik (50) zur Projektion der von den Primäroptiken (28, 28’) erzeugten Lichtbündel vor das Kraftfahrzeug aufweist.
  13. Lichtmodul (14, 14’) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sekundäroptik eine Projektionslinse (50) umfasst.
  14. Lichtmodul (14, 14’) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (14, 14’) eine zwischen den Primäroptiken (28, 28') und der mindestens einen Sekundäroptik (50) angeordnete Blendenanordnung (54) aufweist, wobei die mindestens eine Sekundäroptik (50) eine Kante (55) der Blendenanordnung (54) als eine Hell‑/ Dunkelgrenze einer vor dem Kraftfahrzeug erzeugten abgeblendeten Lichtverteilung auf der Fahrbahn abbildet.
  15. Lichtmodul (14, 14’) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenanordnung (54) horizontal liegend in dem Lichtmodul (14, 14’) angeordnet ist und die mindestens eine Sekundäroptik (50) eine Vorderkante (55) der Blendenanordnung (54) als die Hell‑/ Dunkelgrenze der Lichtverteilung auf der Fahrbahn abbildet.
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