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PROJEKTIONSSYSTEM FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUG-SCHEINWERFER
Die Erfindung betrifft ein Projektionssystem für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, umfassend zumindest eine LED-Lichtquelle, welche aus einer oder mehreren Leuchtdioden aufgebaut ist, welche Lichtstrahlen emittieren, und wobei jede LED-Lichtquelle eine Primäropttk zum Bündeln der von ihren Leuchtdioden ausgesandten Lichtstrahlen aufweist, eine Blendenanordnung zum Abschatten von zumindest einem Teil des gebündelten Lichtes von zumindest einer LED-Lichtquelle, und zumindest eine Sekundäroptik, um die gebündelten und an der Blendenanordnung vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung in Lichtaustrittsrichtung auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug zu projizieren, wobei die Blendenanordnung zumindest eine bewegliche Blende umfasst.
Ein solches Projektionssystem ist beispielsweise aus der DE 20 2007 018 181 Ul bekannt. In diesem Dokument wird die Erzeugung einer dynamischen KurvenH<_hrfunktion beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung besteht die Aufgabe in der Modifikation eines eingangs genannten Projektionssystems dahingehend, dass unterschiedliche Li[Lambda]tfunktionen mit dem Projektionssystem realisierbar werden, beispielsweise eine Abblendlicht- und eine Fernlichtfunktion, und dass ein gleitender, fliessender Übergang beim Umschalten zwischen den jeweiligen Lichtverteilungen ermöglicht wird und auch Zwischenlichtverteilungen realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs genannten Projektionssystem dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die zumindest eine Blende zumindest einen optisch wirksamen Blendenabschnitt aufweist, welcher zumindest eine optisch wirksame Blendenkante aufweist, die Blende weiters zumindest einen Befestigungsabschnitt aufweist, mittels welchem die Blende in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle befestigbar ist, und wobei der optisch wirksame Blendenabschnitt über zumindest ein Verbindungselement, welches unter einem Winkel von dem optisch wirksamen Blendenabschnitt absteht, mit dem Befestigungsabschnitt verbunden ist,
und wobei das zumindest eine Verbindungselement mit dem optisch wirksamen Blendenabschnitt über einen biegeelastischen Verbindungsabschnitt verbunden ist und das zumindest eine Verbindungselement mit dem Befestigungsabschnitt ebenfalls über einen biegeelastischen Verbindungsabschnitt verbunden ist.
Mit dem Befestigungsabschnitt kann der optisch relevante Bereich der Blende in Bezug auf die LED-Lichtquelle(n) stabil befestigt werden. Mit dem vorzugsweise starr ausgebildeten Verbindungselement wird der optisch relevante Bereich in die optisch gewünschte Position gebracht. Eine Verstellung des optisch relevanten Bereiches der Blende, d.h. der zumindest einen Blendenkante, ergibt sich durch Verbiegen der biegeelastischen Bereiche durch geeignete Mittel, wie dies später noch näher erörtert wird.
Zur Terminologie wird an dieser Stelle noch angemerkt, dass in diesem Text mit "Blende" immer das gesamte (ein- oder mehrstückige) Element aus optisch wirksamem Blendenabschnitt, Verbindungsabschnitt(en), Befestigungsabschnitt(en), biegeelastischen Abschnitt(en) etc. bezeichnet wird, weil bei einer bevorzugten Variante wie weiter unten noch ausgeführt alle diese Abschnitte aus einem einzigen Element herausgearbeitet werden. Eigentlich handelt es sich bei der "Blende" aber nur um den optisch wirksamen Bereich des in diesem Text "Blende" bezeichneten Elementes, welche den oder die Blendenkanten aufweist. Die anderen Bestandteile dienen zur verstellbaren Lagerung der Blende in Bezug auf die LEDLichtquellen; aus den genannten und später noch beschriebenen Gründen wird aber trotzdem das gesamte Element als "Blende" bezeichnet.
Bei einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist der zumindest eine Befestigungsabschnitt im Wesentlichen eben ausgebildet, wodurch sich dieser grossflächig und entsprechend stabil befestigen lässt, und ist im Wesentlichen parallel zu dem ebenfalls vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildeten optisch wirksamen Blendenabschnitt Hegt.
Der optisch wirksame Blendenabschnitt ist vorzugsweise eben ausgebildet, da sich dies einfach herstellen lässt und auch die Austrittsfläche der Primäroptik üblicherweise eben ausgebildet ist. Prinzipiell muss die Austrittsfläche einer Primäroptik aber nicht eben sein. Da die Blende jedoch in einem sehr geringen Abstand vor der Primäroptik angeordnet ist und die Blende in Bezug auf die Prirrtäroptik bewegt wird, ist in der Praxis üblicherweise nur eine Krümmung der Primäroptik normal zur Bewegungsrichtung denkbar mit einer entsprechend angepassten Krümmung des optisch wirksamen Blendenabschnittes.
Bei einer besonders bevorzugten Variante, die eingangs schon angesprochen wurde, ist die zumindest eine Blende aus einem ebenen, biegeelastischen Material gebildet ist, wobei das zumindest eine Verbindungselement durch Umbiegen zumindest eines Bereiches des biegeelastischen Materials im Bereich des zumindest einen Verbindungsabschnittes, welcher den zumindest einen optisch wirksamen Bereich der Blende mit dem zumindest einen Verbindungselement verbindet, entsteht, und wobei der zumindest eine Befestigungsabschnitt durch Umbiegen eines von dem optisch wirksamen Bereich abgewandeten Bereich des Verbindungselementes bzw. eines an das zumindest eine Verbindungselement anschliessenden Verbindungsabschnittes erfolgt.
Bei dieser Variante kann die gesamte Blende in ihrer endgültigen Form aus einem einzigen Bauteil herausgebogen und herausgeschnitten werden, was in einer vergleichsweise einfachen Herstellung mit wenigen Arbeitsschritten resultiert.
Um die Blende besonders stabil und insbesondere gegen ein Verkippen gesichert befestigen zu können, ist es von Vorteil, wenn zumindest zwei voneinander beabstandete Verbindungselemente vorgesehen sind.
Insbesondere wenn es sich bei dem verwendeten Material um ein biegeelastisches Material handelt ist es von Vorteil, wenn im Bereich des zumindest einen Verbindungselementes Versteifungen vorgesehen sind.
Weiters ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn zumindest in dem an das zumindest eine Verbindungselement anschliessenden Bereich des optisch wirksamen Bereiches der Blende Versteifungen vorgesehen sind.
Diese Versteifungen verhindern ein Verbiegen des Verbindungselementes bzw. des optisch wirksamen Bereiches der Blende, welche eben ausgebildet sind, in eine Richtung normal auf die von ihnen aufgespannte Ebene; in die anderen Richtungen sind sie sowieso steif, weil flach. Damit wird der Bereich der Verbiegung klar eingegrenzt auf den Bereich der vorzugsweise abgerundet ausgebildeten Verbindungsabschnitte, nur in diesen definierten Bereichen findet eine Verformung der Blende statt, welche zu einer Bewegung des optisch wirksamen Bereiches der Blende führt.
Je nach Auslegung des Systems und insbesondere nach Anordnung und Wirkweise der Mittel zum Verstellen der Blende steht entweder das zumindest eine Verbindungselement unter einem stumpfen Winkel von dem optisch wirksamen Bereich der Blende ab, und das zumindest eine Verbindungselement steht unter einem stumpfen Winkel von dem Befestigungsbereich ab, oder das zumindest eine Verbindungselement steht unter einem spitzen Winkel von dem optisch wirksamen Bereich der Blende ab, und das zumindest eine Verbindungselement steht unter einem spitzen Winkel von dem Befestigungsbereich ab.
Im eingebauten Zustand ist die zumindest eine Blende vorgespannt, derart dass die Winkel zwischen Verbindungselement und optisch wirksamem Bereich der Blende einerseits und dem Befestigungsabschnitt andererseits auf ca. 90[deg.] gebogen sind.
Die Grösse der Winkel im nicht vorgespannten Zustand hängt vom verwendeten Material für die Blende bzw. allgemein gesprochen vom verwendeten Material für die Verbindungsab .. .... schnitte ab sowie von den auf die Blende bzw. die Verbindungsabschnitte einwirkenden Kräften. Bei den einwirkenden Kräften relevant ist hier die Vorspannkraft für die Blende, welche so gross sein muss, dass die Blende im Fahrbetrieb nicht vibriert.
Für typische verwendete Materialen und Anwendung hat sich herausgestellt, dass der stumpfe Winkel in einem Bereich zwischen 90[deg.] - 95[deg.] Hegt, typischerweise beträgt der stumpfe Winkel ca. 92[deg.].
Wenn es sich um einen spitzen Winkel handelt, so Hegt der Winken in einem Bereich von 85[deg.] - 90[deg.], typischerweise bei ca. 88[deg.].
Damit auch während des Fahrbetriebes ein Verstellen der Blende mögHch ist, ist zumindest ein Antrieb zum Bewegen der zumindest einen Blende vorgesehen.
Bei einer konkreten Variante ist vorgesehen, dass der zumindest eine Antrieb ein Schrittmotor ist. Da mit der Blende sehr geringe Verfahrwege reaHsiert werden müssen (typischerweise entsprechend 1/10 mm Verfahrweg rund 1[deg.] Absenkung/ Anhebung im Lichtbild), sind diese feinen Schritte im Übergang zwischen den einzelnen Abstufungen im Lichtbild nicht oder kaum zu erkennen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Antrieb ein magnetischer Antrieb ist, vorzugsweise in Form eines Hubmagneten. Mit einem solchen Antrieb lässt sich ein tatsächHch kontinuierHcher Übergang zwischen Lichtbildern erreichen.
Mit diesem zumindest einen Antrieb ist die Blende im eingebauten Zustand vorgespannt.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemässes System mit einer LED-LichtqueUe in einer perspektivischen Ansicht von schräg Vorne,
Fig. 2 das System aus Figur 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 3 das System aus Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht,
Fig. 4 ein erfindungsgemässes System mit zwei übereinander Hegenden LED-LichtqueUen in einer teilweise geschnittenen DarsteUung, .. .. . . .
5-
Fig.5 eine Detailansicht einer Blende für ein System nach Figur 1 - 4 in einer perspektivischen Ansicht von schräg Hinten,
Fig. 6 eine Detailansicht einer Blende für ein System nach Figur 1 - 4 in einer perspektivischen Ansicht von schräg Vorne,
Fig. 7 ein erfindungsgemässes System mit zwei seitlich nebeneinander angeordneten LEDLichtqueUen,
Fig. 8 eine Detaüansicht der Blende für das System aus Figur 7, und
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht eines Beispiels einer erfindungsgemässen Blende.
Die Figuren 1 - 3 zeigen eine erste Variante eines erfindungsgemässen Systems bzw. LEDScheinwerfermoduls. Das Modul besteht aus einem Grundträger 100, auf welchem eine LEDLichtqueUe 2, welche eine Anzahl von Leuchtdioden 3 umfasst, angebracht ist. Die LEDLichtqueUe 2 ist Bestandteü eines Projektionssystem 1, welches weiters eine Primäroptik 4 zu Bündeln der von den Leuchtdioden 3 ausgesandten Lichtstrahlen aufweist.
Weiters umfasst das Projektionssystem 1 eine Blendenanordnung 5 zum Abschatten von zumindest einem TeÜ des gebündelten Lichtes von der LED-LichtqueUe 2. Wie in Figur 2 ausserdem noch erkannt werden kann, ist weiters noch eine Sekundäroptik 7 vorgesehen, um die gebündelten und an der Blendenanordnung 5 vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteüung in Lichtaustrittsrichtung auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug zu projizieren.
Die Blendenanordnung 5 umfasst eine bewegHche Blende 6, welche - im eingebauten Zustand des gesamten Moduls - in Höhenrichtung auf und ab bewegbar ist. Auf diese Weise kann ein Teü oder - im ExtremfaU - der gesamte Lichtstrom von der LED-LichtqueUe abgeschattet werden, und entsprechend können unterschiedliche Lichtverteüungen erzeugt werden. In der gezeigten Position ist z.B. die Lichtaustrittsfläche ca. zur Hälfte abgedeckt, es wird eine Abblendlichtverteüung erzeugt. Durch nach unten bewegen der Blende wird sukzessive immer weniger Licht abgeschattet, bis die Lichtaustrittsfläche vöUig freigegeben ist und eine FernHchtverteüung erzeugt wird.
Die Blende 6 selbst wird von einem Antrieb 8 in Höhenrichtung bewegt, wobei in dieser DarsteUung der Antrieb 8 oberhalb der Blende angeordnet ist und die Blende 6 mittels Druckausübung nach unten bewegt. Die Blende 6 selbst verfügt über biegeelastische Berei ehe, sodass sie sich bei Entlastung durch den Antrieb 8 die Blende 6 wieder entsprechend nach oben bewegt.
Die Bewegung der Blende 6 nach unten wird durch einen Anschlag 9 begrenzt. Der Anschlag 9 ist bei dieser Variante an der Halterung 20 für die Primäroptik 4 angebracht.
Die erfindungsgemässe Blende 6 weist einen optisch wirksamen Blendenabschnitt 11 auf, welcher eine optisch wirksame Blendenkante 12 aufweist. Mittels dieser Blendenkante 12 wird letztendlich das Lichtbüd erzeugt.
Die Lichtaustrittsfläche der Primäroptik 4 ist eben ausgebildet, der optisch wirksame Bereich der Blende ist entsprechend ebenfaUs eben ausgebüdet und paraUel zu der Lichtaustrittsfläche angeordnet.
Die Blende 6 ist über zwei Befestigungsabschnitte 13, von denen in den Figuren 1 - 3 jeweils nur einer zu erkennen ist, in Bezug auf die LED-LichtqueUe 2 z.B. an dem Träger 10 oder an dem LED-Print befestigt.
Figur 4 zeigt eine ähnHche Anordnung wie jene in den Figuren 1 - 3, mit dem Unterschied, dass hier zwei LED-LichtqueUen 2, 2' mit Leuchtdioden 3, 3' übereinander angeordnet sind, wobei jeder LED-LichtqueUe 2, 2' eine Primäroptik 4, 4' zugeordnet ist. Die Lichtaustrittsflächen der beiden Primäroptiken 4, 4' büden eine gemeinsame Ebene, vor welcher der optisch wirksame Bereich 11 der Blende 6 mit der Blendenkante 12 angeordnet ist und mit dem Antrieb 8 auf und ab bewegt werden kann. Je nach SteUung der Blende 6 kann der Lichtstrom von beiden LichtqueUen vöUig freigegeben werden oder eine oder beiden LichtqueUen teilweise oder vollständig abgeschattet werden.
Bei der Variante nach den Figuren 1 - 3 werden in der GrundsteUung der Blende (AbblendHcht) 50% des Lichtstroms abgeschattet, wodurch sich ein schlechter Wirkungsgrad ergibt. In der Variante nach Figur 4 wird in der AusgangssteUung die untere LED-LichtqueUe abgeschaltet, sodass in der GrundsteUung kein Licht in der Blende verloren geht. Die untere LEDLichtqueUe wird erst aktiviert, wenn die Blende aus der GrundsteUung wegbewegt wird, sodass zusätzlicher Lichtstrom von der unteren LED-LichtqueUe genutzt werden kann.
In den Figuren 5 und 6 ist eine Blende 6, wie sie prinzipieU bei einem System nach einem der Figuren 1 - 3 bzw. auch nach Figur 4 verwendet werden kann, im Detaü dargesteUt.
Wie schon erwähnt verfügt die Blende 6 über einen optisch wirksamen Blendenabschnitt 11 .. .... ..
-7mit der Blendenkante 12. Der optisch wirksame Blendenabschnitt 11 ist über zwei Verbindungselemente 14, 14', welche unter einem Winkel von dem optisch wirksamen Blendenabschnitt 11 abstehen, mit den Befestigungsabschnitten 13, 13' verbunden. Die Befestigungsabschnitte 13, 13' weisen Öffnungen, z.B. SchHtze auf, über welche die Befestigungsabschnitte mit dem Träger 100 mittels Schrauben etc. fix verbunden werden können.
Die Verbindungselemente 14, 14' sind mit dem optisch wirksamen Blendenabschnitt 11 jeweils über einen biegeelastischen Verbindungsabschnitt 15, 15' verbunden ist. Ebenso sind die Verbindungselemente 14, 14' mit den Befestigungsabschnitten 13, 13' jeweils über einen biegeelastischen Verbindungsabschnitt 16, 16' verbunden ist.
Mit dem Befestigungsabschnitt kann der optisch relevante Bereich der Blende in Bezug auf die LED-LichtqueUe(n) stabü befestigt werden. Mit dem vorzugsweise starr ausgebüdeten Verbindungselement wird der optisch relevante Bereich in die optisch gewünschte Position gebracht. Eine VersteUung des optisch relevanten Bereiches der Blende, d.h. der zumindest einen Blendenkante, ergibt sich durch Verbiegen der biegeelastischen Bereiche durch Krafteinwirkung des Antriebs 8 auf die Blende 6.
In der gezeigten DarsteUung verfügt die Blende 6 in ihrem oberen Bereich über einen Antriebs-Angriff sbereich 21, im konkreten FaU um einen ebenen Abschnitt mit einer Öffnung, in welcher der Antrieb 8 mit seinem SteUelement befestigt ist.
Die Befestigungsabschnitte 13, 13' sind eben ausgebüdet, wodurch sie sich grossflächig und entsprechend stabü an dem Träger 100 befestigen lassen, und sie Hegen im Wesentlichen paraUel zu dem eben ausgebüdeten optisch wirksamen Blendenabschnitt 11.
GrundsätzHch könnte die Blende wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt aus Einzelelementen au gebaut werden.
Bei einer bevorzugten Variante und in den Figuren dargesteUten Variante ist die Blende 6 aus einem ebenen, biegeelastischen Material gebüdet ist, wobei die Verbindungselemente 14, 14' durch Umbiegen von Bereichen des biegeelastischen Materials im Bereich der Verbindungsabschnitte 15, 15' entstehen, und wobei die Befestigungsabschnitte 13, 13' jeweils durch Umbiegen von einem dem optisch wirksamen Bereich 11, 11' abgewandeten Bereich des Verbindungselementes 14, 14' bzw. eines an das jeweüige Verbindungselement 14, 14' anschHessenden Verbindungsabschnittes 16, 16' erfolgt.
Bei dieser Variante kann die gesamte Blende in ihrer endgültigen Form aus einem einzigen Bauteü herausgebogen und herausgeschnitten werden, was in einer vergleichsweise einfachen HersteUung mit wenigen Arbeitsschritten resultiert.
Wie den Figuren 5 und 6 weiters zu entnehmen ist, sind im Bereich der Verbindungselemente 14, 14' Versteifungen 17, 17', die sich über einen Teü der Längserstreckung der Verbindungselemente 14, 14' erstrecken und von diesen in etwas unter einem rechten Winkel abstehen.
Ebenso sind an dem optisch wirksamen Bereich 11 der Blende 6 Versteifungen 18, 18' vorgesehen.
Diese Versteifungen verhindern ein Verbiegen des Verbindungselementes bzw. des optisch wirksamen Bereiches der Blende, welche eben ausgebüdet sind, in eine Richtung normal auf die von ihnen aufgespannte Ebene; in die anderen Richtungen sind sie sowieso steif, weÜ flach. Damit wird der Bereich der Verbiegung klar eingegrenzt auf den Bereich der vorzugsweise abgerundet ausgebüdeten Verbindungsabschnitte 15, 15', 16, 16', nur in diesen definierten Bereichen findet eine Verformung der Blende 6 statt, welche zu einer Bewegung des optisch wirksamen Bereiches 11 der Blende führt.
Je nach Auslegung des Systems und insbesondere nach Anordnung und Wirkweise der Mittel zum VersteUen der Blende steht entweder das zumindest eine Verbindungselement 14 unter einem stumpfen Winkel [alpha]l von dem optisch wirksamen Bereich der Blende 11 ab, und das zumindest eine Verbindungselement 14 steht unter einem stumpfen Winkel [alpha].2 von dem Befestigungsbereich sl3 ab, wie dies in Figur 9 gut zu erkennen ist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungselement unter einem spitzen Winkel von dem optisch wirksamen Bereich der Blende absteht, und das ziimindest eine Verbindungselement unter einem spitzen Winkel von dem Befestigungsbereich absteht (nicht gezeigt).
Im eingebauten Zustand ist die Blende 6 vom Antrieb 8 vorgespannt, derart dass die Winkel [alpha]l, [alpha].2 zwischen Verbindungselement 14, 14' und optisch wirksamem Bereich 11, 11' der Blende 6 einerseits und dem Befestigungsabschnitt 13, 13' andererseits auf ca. 90[deg.] gebogen sind.
Die Grösse der Winkel im nicht vorgespannten Zustand hängt vom verwendeten Material für die Blende bzw. aUgemein gesprochen vom verwendeten Material für die Verbindungsabschnitte ab sowie von den auf die Blende bzw. die Verbindungsabschnitte einwirkenden Kräften. Bei den einwirkenden Kräften relevant ist hier die Vorspannkraft für die Blende, welche so gross sein muss, dass die Blende im Fahrbetrieb nicht vibriert.
Für typische verwendete Materialen und Anwendung hat sich herausgesteUt, dass der stumpfe Winkel [alpha]l, [alpha]2 in einem Bereich zwischen 90[deg.] - 95[deg.] Hegt, typischerweise beträgt der stumpfe Winkel [alpha]l, [alpha]2 ca. 92[deg.].
Wenn es sich um einen spitzen Winkel handelt, so Hegt der Winken in einem Bereich von 85[deg.] - 90[deg.], typischerweise bei ca.88[deg.].
Bei dem Antrieb 8 handelt es sich beispielsweise um einen Schrittmotor, es kann aber auch ein magnetischer Antrieb zum Einsatz kommen.
Je nach gewünschter Anwendung können unterschiedlich viele LED-LichtqueUen in verschiedenen Anordnungen und unterschiedlich viele Blenden mit jeweils einer oder auch mehreren Blendenkanten vorgesehen sein.
Die Figuren 1 - 3 zeigen ein System, bei welchem genau eine Blende 6 vorgesehen ist, welche genau ein Blendenkante 12 aufweist, wobei die Blende 6 einer einzigen LED-LichtqueUe 2 zugeordnet ist.
Figur 4 zeigt ein System mit genau einer Blende 6, welche genau eine Blendenkante 12 aufweist, wobei die Blende 6 zwei übereinander Hegenden LED-LichtqueUen 2, 2' zugeordnet ist. Es könnten auch mehrere übereinander angeordnete LichtqueUen vorgesehen sein.
Figur 7 zeigt noch ein System mit genau einer Blende 6 (Figur 8), welche zwei optisch wirksame Bereiche 11, 11' mit jeweüs einer Blendenkante 12, 12' aufweist, und wobei die Blendenkanten 12, 12' der Blende jeweüs unterschiedHchen LED-LichtqueUen 2, 2' zugeordnet sind. Der Antrieb 8 ist hier in einem unteren Bereich angeordnet und arbeitet auf Zug. Es sind ausserdem zwei Anschläge 9, [Psi] zur Begrenzung der Bewegung der Blende 6 nach unten vorgesehen. Ansonsten weist die Blende 6 im Wesentlichen denselben Aufbau wie die Blende aus den Figuren 5 und 6 auf.
Die derzeit verfügbaren LED-Module (LED-LichtqueUen) bieten nicht genug Lichtstrom, um mit einem Modul die gesetzHchen Werte für AbblendHcht und FemHcht zu erfüllen. Durch die Verwendung von 2 Modulen kann genügend Lichtstrom erreicht werden. Figur 7 zeigt eine Lösung, um trotzdem mit nur einem Antrieb ein gleichzeitiges Umschalten beider LichtqueUen realisieren zu können. Die Erfindung weist mehrere Vorteüe auf. Zum Bewegen der Blende bzw. der optisch wirksamen Blendenabschnitte, auch wenn dies mehrere sind, ist nur ein Motor notwendig. Es kann auf einfache Weise z.B. ein dynamisches FemHcht erzeugt werden, und es ist ein permanentes Umschalten zwischen Lichtverteüungen bzw. ein Anpassen der Lichtverteüung mögHch. Die Blende weist keine bewegHchen Teüe auf und es sind auch keine Führungen notwendig.
Die Blende kann einfach und kostengünstig in Massenfertigung hergesteUt werden. Die Blende weist ausserdem nur eine geringe Masse auf, sodass auch nur geringe Kräfte und ein entsprechend dimensionierter Antrieb notwendig sind.
Die Erfindung wurde insbesondere an Hand von AbblendHcht und FemHcht erörtert. NatürHch können aber mit einem solchen System auch andere Lichtverteüungen erzeugt werden.
Wien, den 23. März 2009
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PROJECTION SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE HEADLAMP
The invention relates to a projection system for a motor vehicle headlamp, comprising at least one LED light source, which is composed of one or more light-emitting diodes, which emit light beams, and wherein each LED light source has a Primäropttk for bundling the emitted light from their light emitting diodes, a Aperture arrangement for shading at least a part of the bundled light of at least one LED light source, and at least one secondary optics to project the bundled and past the diaphragm assembly light beams to generate a predetermined light distribution in the light exit direction on the road ahead of the vehicle, the Aperture arrangement comprises at least one movable diaphragm.
Such a projection system is known for example from DE 20 2007 018 181 Ul. This document describes the creation of a dynamic curve function.
In the present invention, the object in the modification of a projection system mentioned at the outset is that different Li [Lambda] tfunktionen be realized with the projection system, such as a low beam and a high beam function, and that a sliding, smooth transition when switching between the respective light distributions is made possible and also intermediate light distributions can be realized.
This object is achieved with a projection system mentioned above in that, according to the invention, the at least one diaphragm has at least one optically active diaphragm section which has at least one optically effective diaphragm edge, the diaphragm further has at least one fastening section, by means of which the diaphragm is at least one LED light source is fastened, and wherein the optically effective diaphragm portion is connected via at least one connecting element which protrudes at an angle from the optically effective diaphragm portion, with the fixing portion,
and wherein the at least one connecting element is connected to the optically effective diaphragm section via a flexurally elastic connecting section and the at least one connecting element is likewise connected to the fastening section via a flexurally elastic connecting section.
With the fixing portion, the optically relevant area of the diaphragm with respect to the LED light source (s) can be stably fixed. With the preferably rigidly formed connecting element, the optically relevant region is brought into the optically desired position. An adjustment of the optically relevant region of the diaphragm, i. the at least one diaphragm edge, results from bending the flexurally elastic regions by suitable means, as will be discussed in more detail later.
Regarding terminology, it should be noted at this point that in this text with "Aperture" always the entire (single or multi-piece) element optically effective diaphragm section, connecting section (s), attachment section (s), bending elastic section (s), etc. is because in a preferred variant, as explained below, all these sections are worked out of a single element. Actually, however, the "aperture" is only the optically effective region of the element referred to in this text "aperture" which has the aperture edge (s). The other components are used for adjustable mounting of the aperture with respect to the LED light sources; but for the reasons mentioned above and later still the entire element is referred to as "aperture".
In a specific embodiment of the invention, the at least one attachment portion is formed substantially flat, whereby this can be fixed over a large area and correspondingly stable, and is substantially parallel to the also preferably substantially planar formed optically effective diaphragm portion Hegt.
The optically effective diaphragm section is preferably flat, since this can be easily produced and the exit surface of the primary optics is usually also flat. In principle, however, the exit surface of a primary optic does not have to be flat. However, since the diaphragm is arranged at a very small distance in front of the primary optics and the diaphragm is moved with respect to the prirrtar optic, in practice usually only one curvature of the primary optic normal to the direction of movement is conceivable with a correspondingly adapted curvature of the optically effective diaphragm portion.
In a particularly preferred variant, which has already been mentioned, the at least one diaphragm is formed from a flat, flexurally elastic material, wherein the at least one connecting element by bending at least a portion of the flexurally elastic material in the region of the at least one connecting portion, which at least one The optically effective region of the diaphragm connects to the at least one connecting element, and the at least one fastening section is formed by bending over a region of the connecting element facing away from the optically active region or a connecting section adjoining the at least one connecting element.
In this variant, the entire panel can be bent in its final form from a single component and cut out, resulting in a relatively simple production with a few steps.
In order to be able to fasten the panel particularly stably and in particular secured against tilting, it is advantageous if at least two spaced-apart connecting elements are provided.
In particular, if the material used is a flexurally elastic material, it is advantageous if stiffeners are provided in the region of the at least one connecting element.
Furthermore, it is advantageous in this context if stiffeners are provided at least in the region of the optically effective region of the diaphragm which adjoins the at least one connecting element.
These stiffeners prevent bending of the connecting element or the optically effective region of the diaphragm, which are just formed, in a direction normal to the plane spanned by them; they're stiff in the other directions anyway, because they're flat. Thus, the region of the bending is clearly limited to the region of the preferably rounded trained connecting portions, only in these defined areas a deformation of the diaphragm takes place, which leads to a movement of the optically effective range of the diaphragm.
Depending on the design of the system and in particular on the arrangement and mode of action of the means for adjusting the aperture either the at least one connecting element is at an obtuse angle from the optically effective region of the diaphragm, and the at least one connecting element is at an obtuse angle from the mounting area or the at least one connecting element is at an acute angle from the optically effective region of the diaphragm, and the at least one connecting element is at an acute angle from the mounting region.
When installed, the at least one diaphragm is pretensioned, such that the angles between the connecting element and the optically active region of the diaphragm on the one hand and the fastening section on the other hand are bent to approximately 90 °.
The size of the angle in the non-prestressed state depends on the material used for the panel or, more generally, on the material used for the Verbindungsab .. cuts from and on the diaphragm or the connecting portions acting forces. Relevant to the forces acting here is the biasing force for the diaphragm, which must be so large that the diaphragm does not vibrate when driving.
For typical materials and applications used, it has been found that the obtuse angle ranges between 90 [deg.] - 95 [deg.], Typically the obtuse angle is about 92 [deg.].
If the angle is acute, the wave will be in the range of 85 [deg.] - 90 [deg.], Typically about 88 [deg.].
So that an adjustment of the diaphragm is also possible during the driving operation, at least one drive is provided for moving the at least one diaphragm.
In a specific variant, it is provided that the at least one drive is a stepping motor. Since very small travel distances have to be realized with the diaphragm (typically corresponding to 1/10 mm travel about 1 [deg.] Reduction / increase in the light image), these fine steps in the transition between the individual gradations in the light image are not or hardly recognizable.
It can also be provided that the at least one drive is a magnetic drive, preferably in the form of a lifting magnet. With such a drive, a truly continuous transition between photographs can be achieved.
With this at least one drive, the aperture is biased in the installed state.
In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this shows
1 shows a system according to the invention with a LED LichtqueUe in a perspective view obliquely from the front,
2 shows the system of Figure 1 in a side view,
3 shows the system of Figure 1 in a partially sectioned view,
4 shows a system according to the invention with two LED light sources resting on one another in a partially cut view,. , ,
5
5 shows a detailed view of a panel for a system according to FIGS. 1-4 in a perspective view obliquely from behind,
6 is a detail view of a panel for a system of Figure 1 - 4 in a perspective view obliquely from the front,
7 shows a system according to the invention with two laterally juxtaposed LED light sources,
Fig. 8 is a detailed view of the aperture for the system of Figure 7, and
Fig. 9 is a schematic side view of an example of an inventive aperture.
FIGS. 1-3 show a first variant of a system or LED headlamp module according to the invention. The module consists of a base support 100, on which a LED light source 2, which comprises a number of light-emitting diodes 3, is mounted. The LED light source 2 is part of a projection system 1, which further has a primary optics 4 to bundles of light emitted from the light-emitting diodes 3 light beams.
Furthermore, the projection system 1 comprises a diaphragm arrangement 5 for shading at least one part of the bundled light from the LED light source 2. As can also be seen in FIG. 2, a secondary optic 7 is further provided around the bundled and at the diaphragm arrangement 5 passed light beams to produce a given Lichtverteüung in the light exit direction on the road in front of the vehicle to project.
The diaphragm assembly 5 comprises a movable diaphragm 6, which - in the installed state of the entire module - in the height direction is movable up and down. In this way, a part or, in the extreme case, the entire luminous flux can be shaded by the LED light source, and correspondingly different light distributions can be generated. In the position shown, e.g. the light exit surface is covered approximately halfway, it is a Abblendlichtverteüung generated. By moving down the aperture gradually less light is shaded until the light exit surface is completely released and a FernHchtverteüung is generated.
The diaphragm 6 itself is moved by a drive 8 in the vertical direction, wherein in this DarsteUung the drive 8 is arranged above the diaphragm and the diaphragm 6 moves by applying pressure down. The diaphragm 6 itself has flexurally elastic Berei marriage, so that they move in relief by the drive 8, the aperture 6 again moves upwards accordingly.
The movement of the diaphragm 6 down is limited by a stop 9. The stop 9 is attached in this variant to the holder 20 for the primary optics 4.
The diaphragm 6 according to the invention has an optically effective diaphragm section 11, which has an optically effective diaphragm edge 12. By means of this diaphragm edge 12, the Lichtbüd is ultimately generated.
The light exit surface of the primary optics 4 is formed flat, the optically effective region of the diaphragm is just as well just gedüdet and arranged paraUel to the light exit surface.
The panel 6 is connected via two attachment portions 13, of which only one can be seen in each of FIGS. 1-3, with respect to the LED light source 2, e.g. attached to the carrier 10 or to the LED print.
FIG. 4 shows a similar arrangement to that in FIGS. 1-3, with the difference that here two LED light sources 2, 2 'are arranged one above the other with light emitting diodes 3, 3', each LED light source 2, 2 'being a primary optic 4, 4 'is assigned. The light exit surfaces of the two primary optics 4, 4 'have a common plane, in front of which the optically effective region 11 of the diaphragm 6 with the diaphragm edge 12 is arranged and can be moved up and down with the drive 8. Depending on the direction of the diaphragm 6, the luminous flux of both light sources can be completely released or one or both light sources can be partially or completely shaded.
In the variant according to FIGS. 1-3, 50% of the luminous flux is shaded in the basic position of the diaphragm (low beam), resulting in a poor efficiency. In the variant according to FIG. 4, the lower LED light source is switched off in the output position, so that no light is lost in the diaphragm in the basic position. The lower LED light is activated only when the bezel is moved away from the base so that additional light output from the lower LED light source can be used.
In FIGS. 5 and 6, a diaphragm 6, as it can in principle be used in a system according to one of FIGS. 1-3 or also according to FIG. 4, is shown in detail.
As already mentioned, the diaphragm 6 has an optically effective diaphragm section 11.
The optically effective diaphragm section 11 is connected to the fastening sections 13, 13 'via two connecting elements 14, 14', which project at an angle from the optically effective diaphragm section 11. The attachment portions 13, 13 'have openings, e.g. Protect, via which the attachment portions can be fixedly connected to the carrier 100 by means of screws etc.
The connecting elements 14, 14 'are connected to the optically effective diaphragm section 11 in each case via a flexurally elastic connecting portion 15, 15'. Likewise, the connecting elements 14, 14 'with the fastening portions 13, 13' in each case via a flexurally elastic connecting portion 16, 16 'is connected.
With the attachment portion, the optically relevant region of the diaphragm with respect to the LED LichtqueUe (s) are stabü fixed. By means of the preferably rigidly fastened connecting element, the optically relevant region is brought into the optically desired position. An estimate of the optically relevant area of the diaphragm, i. the at least one diaphragm edge is obtained by bending the flexurally elastic regions by the force of the drive 8 on the diaphragm 6.
In the DarsteUung shown, the aperture 6 has in its upper region via a drive attack sbereich 21, in concrete FaU to a flat portion with an opening in which the drive 8 is fixed with its SteUelement.
The mounting portions 13, 13 'are flat, whereby they can be attached to the carrier 100 over a large area and in a corresponding manner, and they are substantially parallel to the optically effective diaphragm section 11 which has just been widened.
In principle, the aperture could be constructed of individual elements as shown in FIGS. 5 and 6.
In a preferred variant and in the figures dargesteUten variant, the diaphragm 6 is gebüdet of a flat, flexurally elastic material, wherein the connecting elements 14, 14 'by bending portions of the flexurally elastic material in the region of the connecting portions 15, 15' arise, and wherein the Fixing sections 13, 13 'in each case by bending of a the optically effective region 11, 11' remote from the region of the connecting element 14, 14 'and to the jeweüige connecting element 14, 14' anschHessenden connecting portion 16, 16 'takes place.
In this variant, the entire panel can be bent out in its final form from a single component and cut out, resulting in a relatively simple HerereUung with few steps.
As can also be seen in FIGS. 5 and 6, stiffeners 17, 17 'extend over a portion of the longitudinal extent of the connecting elements 14, 14' in the region of the connecting elements 14, 14 'and protrude from them at somewhat a right angle ,
Likewise, stiffeners 18, 18 'are provided on the optically effective region 11 of the diaphragm 6.
These stiffeners prevent bending of the connecting element or the optically effective area of the diaphragm, which are flat, in a direction normal to the plane spanned by them; they're stiff in the other directions anyway, they're flat. Thus, the region of the bending is clearly limited to the region of the preferably rounded ausgebüdeten connecting portions 15, 15 ', 16, 16', only in these defined areas, a deformation of the diaphragm 6 takes place, which leads to a movement of the optically effective region 11 of the diaphragm leads.
Depending on the design of the system and in particular on the arrangement and mode of action of the means for VersteUen the diaphragm is either the at least one connecting element 14 at an obtuse angle [alpha] l from the optically effective range of the diaphragm 11 from, and the at least one connecting element 14 is under an obtuse angle [alpha] .2 from the attachment area sl3, as can be clearly seen in FIG.
However, it can also be provided that the at least one connecting element protrudes at an acute angle from the optically effective region of the diaphragm, and that at least one connecting element protrudes at an acute angle from the fastening region (not shown).
When installed, the diaphragm 6 is biased by the drive 8, such that the angle [alpha] l, [alpha] .2 between connecting element 14, 14 'and optically effective region 11, 11' of the diaphragm 6 on the one hand and the mounting portion 13, 13th 'On the other hand bent to about 90 °.
The size of the angle in the non-prestressed state depends on the material used for the diaphragm or, generally speaking, on the material used for the connecting portions and on the forces acting on the diaphragm or the connecting portions. Relevant to the forces acting here is the biasing force for the diaphragm, which must be so large that the diaphragm does not vibrate when driving.
For typical materials and applications it has been found that the obtuse angle [alpha] l, [alpha] 2 ranges between 90 [deg.] - 95 [deg.] Hegt, typically the obtuse angle [alpha] l, [alpha] 2 about 92 [deg.].
If it is an acute angle, the waving will range from 85 deg. To 90 deg., Typically about 88 deg.
The drive 8 is, for example, a stepper motor, but a magnetic drive can also be used.
Depending on the desired application, different numbers of LED light sources may be provided in different arrangements and different numbers of diaphragms, each with one or more diaphragm edges.
Figures 1 - 3 show a system in which exactly one aperture 6 is provided which has exactly one aperture edge 12, wherein the aperture 6 is associated with a single LED LichtqueUe 2.
FIG. 4 shows a system with exactly one diaphragm 6, which has exactly one diaphragm edge 12, the diaphragm 6 being associated with two LED light sources 2, 2 'lying one above the other. It could also be provided a plurality of superimposed LichtqueUen.
FIG. 7 also shows a system with exactly one diaphragm 6 (FIG. 8), which has two optically effective regions 11, 11 'with a diaphragm edge 12, 12', and wherein the diaphragm edges 12, 12 'of the diaphragm differ in each case from LED light sources 2, 2 'are assigned. The drive 8 is arranged here in a lower region and works on train. There are also two stops 9, [Psi] to limit the movement of the aperture 6 down. Otherwise, the diaphragm 6 has substantially the same construction as the diaphragm of FIGS. 5 and 6.
The currently available LED modules (LED light sources) do not provide enough luminous flux to comply with the legal values for dimming and FemHcht with one module. By using 2 modules enough luminous flux can be achieved. FIG. 7 shows a solution in order nevertheless to be able to realize simultaneous switching of both light sources with only one drive. The invention has several advantages. To move the diaphragm or the optically effective diaphragm sections, even if they are several, only one motor is necessary. It can easily be e.g. a dynamic FemHcht be generated, and it is a permanent switching between Lichtverteüungen or adjusting the Lichtverteüung possible. The panel has no moving parts and no guides are necessary.
The panel can be easily and inexpensively mass-produced. The diaphragm also has only a small mass, so that only small forces and a correspondingly dimensioned drive are necessary.
The invention has been particularly discussed with reference to AbblendHcht and FemHcht. Of course, however, other light distributions can be generated with such a system.
Vienna, March 23, 2009