DE102007052742A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen und mit mindestens einer Optikeinheit, wobei eine Gruppe von LED-Lichtquellen durch ein LED-Feld mit einer Mehrzahl von matrixartig auf einem gemeinsamen Substrat zusammengefassten LED-Lichtquellen gebildet ist und dem LED-Feld eine Optikeinheit vorgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Feld mit einer ersten Optikeinheit derart zusammenwirkt, dass eine erste Lichtfunktion erzeugt wird und dass lediglich ein Zusatz-LED-Chip mit einer demselben zugeordneten weiteren Optikeinheit vorgesehen ist zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen und mit mindestens einer Optikeinheit, wobei eine Gruppe von LED-Lichtquellen durch ein LED-Feld mit einer Mehrzahl von matrixartig auf einem gemeinsamen Substrat zusammengefassten LED-Lichtquellen gebildet ist und dem LED-Feld eine Optikeinheit vorgelagert ist.
- Aus der
DE 10 2005 041 234 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der zwei Gruppen von LED-Lichtquellen aufweist, die jeweils in einem LED-Feld (LED-Array) matrixartig auf einem Substrat zusammengefasst sind. Den Gruppen von LED-Lichtquellen ist jeweils eine Optikeinheit vorgelagert, so dass durch Überlagerung der mittels der Gruppen von LED-Lichtquellen jeweils erzeugten Teillichtverteilungen eine vorgegebene Lichtverteilung bzw. Lichtfunktion erzeugt wird. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, dass zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtfunktion mehrere LED-Felder und denselben jeweils vorgelagerte Optikeinheiten erforderlich sind. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen derart weiterzubilden, dass der Aufwand für die Erzeugung von vorgegebenen Lichtverteilungen bzw. Lichtfunktionen verringert wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Feld mit einer ersten Optikeinheit derart zusammenwirkt, dass eine erste Lichtfunktion erzeugt wird, und dass lediglich ein Zusatz-LED-Chip mit einer demselben zugeordneten weiteren Optikeinheit vorgesehen ist zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion.
- Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Aufwand zur Erzeugung von mehreren Lichtfunktionen dadurch reduziert werden kann, dass eine auf einem LED-Feld zusammengefasste Gruppe von LED-Lichtquellen lediglich zur Erzeugung einer einzigen Lichtfunktion dient und weitere Lichtfunktionen lediglich durch einen einzigen Zusatz-LED-Chip als Lichtquelle mit einer demselben zugeordneten Optik einheit erzeugt werden. Vorzugsweise erzeugt das LED-Feld zusammen mit der vorgelagerten ersten Optikeinheit Zusatzlichtfunktionen, wie beispielsweise eine Autobahnlichtverteilung, so dass die Anzahl der Reihen von LED-Lichtquellen auf dem LED-Feld relativ gering gehalten werden kann. Hierdurch kann die Ausbeute und die Zuverlässigkeit dieser Baueinheit erhöht werden. Dadurch, dass zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion, beispielsweise einer Fernlichtfunktion, lediglich ein Zusatz-LED-Chip vorgesehen ist, kann die Komplexität des Scheinwerfers verringert werden.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die LED-Lichtquellen der Gruppe von LED-Lichtquellen derart dimensioniert und/oder wirken dieselben mit einer ersten Optikeinheit derart zusammen, dass im Fahrzeugvorfeld Lichtflecken mit einem horizontalen und/oder vertikalen Grenzwinkel in einem Bereich von 0,28° bis 1° abgebildet werden. Diese Lichtflecken bilden ein Feld von Lichtflecken auf einem in einem Abstand von 10 m aufgestellten Messschirm, wobei die Lichtflecken matrixartig nebeneinander und untereinnander angeordnet sind. Vorzugsweise werden die Lichtflecken unter einem gleichen horizontalen und vertikalen Grenzwinkel abgebildet, so dass auf dem Messschirm gleich große Lichtflecken abgebildet werden. Durch wahlweise Ansteuerung eines Teils der LED-Lichtquellen des LED-Feldes kann beispielsweise eine Autobahnlichtverteilung oder eine Kurvenlichtfunktion erzeugt werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung wirkt der Zusatz-LED-Chip mit der zweiten Optikeinheit derart zusammen, dass ein relativ großer Lichtfleck oberhalb einer Horizontalen eines Messschirms abgebildet wird. Hierdurch kann der Zusatz-LED-Chip zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung eingesetzt werden. Die Anzahl der Reihen von LED-Lichtquellen insgesamt kann somit relativ gering gehalten werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein weiteres Lichtmodul bestehend aus mindestens einer Lichtquelle und einer Optikeinheit zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung vorgesehen. Die Lichtquelle des Lichtmoduls ist vorzugsweise als ein LED-Chip ausgebildet, so dass hierdurch ein Fahrzeugvorfeldbereich ausgeleuchtet werden kann, der unterhalb des durch das LED-Feld ausgeleuchteten Straßenraumberei ches liegt. Die Anzahl der horizontalen Reihen von mittels des LED-Feldes erzeugten Lichtflecken kann somit sehr gering gehalten werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers und -
2 eine schematische Darstellung von mehreren mittels des Scheinwerfers erzeugbaren Lichtverteilungen, die auf einen Messschirm abgebildet sind. - Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse
1 , in dem eine Mehrzahl von Lichtmodulen angeordnet ist. - Ein erstes Lichtmodul
2 weist eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen3 auf, die auf einem gemeinsamen Substrat4 zu einem LED-Feld (LED-Array)5 zusammengefasst sind. Dem LED-Feld5 ist in Lichtabstrahlrichtung6 eine erste Optikeinheit7 vorgelagert, so dass bei Ansteuerung zumindest eines Teils der auf dem LED-Feld5 angeordneten Gruppe von LED-Lichtquellen3 ein erstes Lichtbündel A zur Abbildung einer Anzahl von Lichtflecken8 in einem mittleren Fahrzeugsvorfeldraum9 abgestrahlt wird. Die LED-Lichtquellen3 sind matrixartig in einer Anzahl von horizontalen und vertikalen Reihen auf dem LED-Feld5 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die LED-Lichtquellen3 in drei horizontalen Reihen und vierzig vertikalen Reihen angeordnet, so dass durch Ansteuerung aller LED-Lichtquellen3 ein Feld10 von Lichtflecken8 generierbar ist, das zur Ausleuchtung des mittleren Fahrzeugvorfeldraumes9 dient. - Ein zweites Lichtmodul
12 besteht aus einem Zusatz-LED-Chip13 und einer demselben zugeordnete zweite Optikeinheit14 und erzeugt in Lichtbündel B zur Ausleuch tung eines sich an den mittleren Fahrzeugvorfeldraum9 anschließenden entfernten Fahrzeugvorfeldraum15 . - Darüber hinaus ist innerhalb des Gehäuses
1 ein drittes Lichtmodul16 vorgesehen. Dieses besteht aus einem Zusatz-LED-Chip17 und einer derselben zugeordneten dritten Optikeinheit18 und erzeugt ein Lichtbündel C zur Ausleuchtung eines nahen Fahrzeugvorfeldraumes19 . - Die Zusatz-LED-Chips
13 ,17 können beispielsweise eine einzelne LED oder beispielsweise in dem Chipgehäuse integrierte bis zu fünf LEDs aufweisen. Diese Zusatz-LED-Chips13 ,17 sind vorzugsweise baugleich zu den LED-Lichtquellen3 , die ebenfalls als LED-Chips ausgebildet sind. - Den Lichtmodulen
2 ,12 ,16 ist eine Ansteuereinheit20 zugeordnet, die in oder außerhalb des Gehäuses1 angeordnet sein kann. Die Ansteuereinheit20 ermöglicht das wahlweise Ein- und Ausschalten und/oder Dimmen mindestens einer LED-Lichtquelle des ersten Lichtmoduls2 bzw. der Zusatz-LED-Chips13 ,17 . - Der Ansteuereinheit
20 ist eingangsseitig eine Sensoreinheit21 zugeordnet, die während der Fahrt im Fahrzeugvorfeld vorkommende Objekte detektiert und entsprechende Sensorsignale zu der Ansteuereinheit20 zur Auswertung derselben sendet. Hierdurch können die Lichtmodule2 ,12 ,16 in Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation zu- bzw. abgeschaltet werden. Zusätzlich ist der Ansteuereinheit20 eine Schaltereinheit22 zugeordnet, so dass vorgegebene Lichtverteilungen bzw. Lichtfunktionen manuell oder in Abhängigkeit von Stellungen eines im Cockpit des Fahrzeugs befindlichen Schalters einstellbar sind. In der Ansteuereinheit20 ist vorzugsweise eine entsprechende Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Schaltsignale und/oder der Sensorsignale vorgesehen. - Wie aus
2 deutlich wird, ermöglicht die Ansteuerung des Zusatz-LED-Chips17 des dritten Lichtmoduls16 die Ausleuchtung eines relativ nahen Fahrzeugvorfeldraumes19 , der zu einer Abblendlichtfunktion (Abblendlichtverteilung) korrespondiert. Die dritte Optikeinheit18 kann derart ausgebildet sein, dass ein 15°-Anstieg11 der Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung19 erzeugt wird. - Bei Ansteuerung des zweiten Zusatz-LED-Chips
13 wird ein relativ entfernter Fahrzeugvorfeldraum15 ausgeleuchtet, der zu einer Fernlichtfunktion (Fernlichtverteilung) korrespondiert. - Durch Ansteuerung eines Teils einer Reihe von LED-Lichtquellen
3 des LED-Feldes10 können Lichtflecken8' erzeugt werden, die einen Teil eines mittleren Fahrzeugvorfeldraumes9 ausleuchten, der zu einer Autobahnlichtfunktion (Autobahnlichtverteilung) korrespondiert. Dieser Teil des mittleren Fahrzeugvorfeldraumes9 liegt in einem Bereich zwischen dem entfernten Fahrzeugvorfeldraum15 und dem nahem Fahrzeugvorfeldraum19 . - Wie aus
2 deutlich wird, werden auf einem in 10 m Entfernung zum Scheinwerfergehäuse1 angeordneten Messschirm25 die LED-Lichtquellen3 des ersten Lichtmoduls2 derart abgebildet, dass drei horizontale Reihen a1, a2, a3 und vierzig vertikale Reihen b1, b2, ... b40 von Lichtflecken8 gebildet werden. Diese Lichtflecken8 sind matrixartig nebeneinander angeordnet und erstrecken sich im Wesentlichen in einem Raumbereich zwischen der durch das dritte Lichtmodul16 erzeugten Lichtfunktion19 und der durch das zweite Lichtmodul12 erzeugten Lichtfunktion15 . - Zur Bildung der Lichtflecken
8 wird das Licht der einzelnen LED-Lichtquellen3 unter einem horizontalen und vertikalen Grenzwinkel von 0,5° aus dem ersten Lichtmodul2 abgestrahlt. Als horizontaler Grenzwinkel wird der Raumwinkel in einer horizontalen Ebene bezeichnet, unter dem das von einer einzigen LED-Lichtquelle3 erzeugte Licht aus dem ersten Lichtmodul2 abgestrahlt wird. - Unter einem vertikalen Grenzwinkel wird ein solcher Raumwinkel verstanden, unter dem Licht einer LED-Lichtquelle
3 des ersten Lichtmoduls2 aus demselben in einer vertikalen Ebene abgestrahlt wird. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Reihe von LED-Lichtquellen
3 derart zu der ersten Optikeinheit7 ausgerichtet, dass eine Reihe von Lichtflecken8' in einem Winkel von –0,28° der Vertikalen V erzeugbar sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei entsprechender Ansteuerung der die Lichtflecken8' erzeugen LED-Lichtquellen3 eine Autobahnlichtfunktion generierbar ist. - Die LED-Lichtquellen
3 des ersten Lichtmoduls2 sind gleich groß ausgebildet. Die erste Optikeinheit7 ist derart ausgebildet, dass das jeweils von den LED-Lichtquellen3 emittierte Licht zu den Lichtflecken8 mit einem gleich großen horizontalen und vertikalen Grenzwinkel abgebildet werden. - Die Zusatz-LED-Chips
13 und17 sind jeweils auf einem gesonderten Zusatzsubstrat angeordnet. Im Zusammenwirken mit der zweiten Optikeinheit14 bzw. der dritten Optikeinheit18 werden jeweils ein relativ großer Lichtfleck15 ,19 abgebildet, wobei der horizontale Grenzwinkel der großen Lichtflecken15 ,19 einem Vielfachen des horizontalen Grenzwinkels der Lichtflecken8 des ersten Lichtmoduls2 entsprechen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der horizontale Grenzwinkel des zweiten Lichtmoduls12 bzw. des dritten Lichtmoduls16 etwa dem Vierzigfachen des horizontalen Grenzwinkels der LED-Lichtquellen3 des ersten Lichtmoduls2 , die jeweils zu den Lichtflecken8 führen. - Die obere Reihe a3 der Lichtflecken
8 schließt unmittelbar an einem unteren Rand23 des oberen großen Lichtfleckes15 und die untere Reihe a1 der Lichtflecken8 schließt unmittelbar an einem oberen Rand24 des unteren großen Lichtfleckes19 an. - Das erste Lichtmodul
2 ermöglicht die Abbildung von pixelartigen Lichtflecken8 , die zur Erzeugung von erweiterten Lichtfunktionen, wie beispielsweise Autobahnlichtfunktion, Kurvenlichtfunktion etc. eingesetzt werden können. Das zweite Lichtmodul12 kann beispielsweise zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion neben der Erzeugung der Fernlichtfunktion auch zur Beleuchtung von Schilderbrücken oder ähnlichen Überkopf-Zeichen eingesetzt werden. -
- 1
- Gehäuse
- 2
- erstes Lichtmodul
- 3
- LED-Lichtquellen
- 4
- Substrat
- 5
- LED-Feld
- 6
- Lichtabstrahlrichtung
- 7
- erste Optikeinheit
- 8, 8'
- Lichtflecken
- 9
- mittlerer Fahrzeugvorfeldraum
- 10
- Feld
- 11
- 15°-Anstieg
- 12
- zweites Lichtmodul
- 13
- Zusatz-LED-Chip
- 14
- zweite Optikeinheit
- 15
- entfernter Fahrzeugvorfeldraum
- 16
- drittes Lichtmodul
- 17
- Zusatz-LED-Chip
- 18
- dritte Optikeinheit
- 19
- naher Fahrzeugvorfeldraum
- 20
- Ansteuerelement
- 21
- Sensoreinheit
- 22
- Schaltereinheit
- 23
- unterer Rand
- 24
- oberer Rand
- 25
- Messschirm
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005041234 A1 [0002]
Claims (10)
- Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen und mit mindestens einer Optikeinheit, wobei eine Gruppe von LED-Lichtquellen durch ein LED-Feld mit einer Mehrzahl von matrixartig auf einem gemeinsamen Substrat zusammengefassten LED-Lichtquellen gebildet ist und dem LED-Feld eine Optikeinheit vorgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Feld (
5 ) mit einer ersten Optikeinheit (7 ) derart zusammenwirkt, dass eine erste Lichtfunktion (11 ) erzeugt wird, und dass lediglich ein Zusatz-LED-Chip (13 ,17 ) mit einer demselben zugeordneten weiteren Optikeinheit (14 ,18 ) vorgesehen ist zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion. - Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (
3 ) des LED-Feldes (5 ) eine solche Dimension und/oder die erste Optikeinheit (7 ) eine solche Abbildungscharakteristik aufweisen, dass im Fahrzeugvorfeld Lichtflecken (8 ,8' ) mit einem horizontalen und/oder vertikalen Grenzwinkel in einem Bereich von 0,28° bis 1° abgebildet werden. - Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (
3 ) des LED-Feldes (5 ) eine solche Dimension und/oder die erste Optikeinheit (7 ) eine solche Abbildungscharakteristik aufweisen, derart, dass im Fahrzeugvorfeld Lichtflecken (8 ,8' ) mit einem gleichen horizontalen und vertikalen Grenzwinkel abgebildet werden. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-LED-Chip (
13 ,17 ) auf einem Zusatzsubstrat angeordnet ist und der Zusatz-LED-Chip (13 ) mit der zweiten Optikeinheit (12 ) derart zusammenwirkt, dass ein relativ großer Lichtfleck (15 ) oberhalb einer Horizontalen (H) eines Messschirms (25 ) zur Bildung einer Fernlichtverteilung abgebildet wird. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von LED-Lichtquellen (
3 ) des LED-Feldes (5 ) eine Anzahl von Reihen von LED-Lichtquellen (3 ) umfasst, die derart mit der ersten Optikeinheit (7 ) zusammenwirken, dass im Fahrzeugvorfeld eine Anzahl von horizontalen Reihen (a1, a2, a3) von Lichtflecken (8 ) oberhalb und/oder unterhalb der Horizontalen (H) des Messschirms (25 ) abgebildet werden, wobei eine obere horizontale Reihe (a3) der Lichtflecken (8 ) sich unmittelbar an einem unteren Rand (23 ) des großen Lichtflecks (15 ) anschließt. - Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Zusatz-LED-Chip (
13 ) erzeugte große Lichtfleck (15 ) entsprechend einem horizontalen Grenzwinkel abgebildet wird, der mindestens einem die Anzahl der eine horizontale Reihe bildenden LED-Lichtquellen (3 ) entsprechendes Vielfaches des horizontalen Grenzwinkels der Gruppe von LED-Lichtquellen (3 ) entspricht. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (a1) der Gruppe von LED-Lichtquellen (
3 ) derart ansteuerbar ist, dass eine Autobahnlichtfunktion (11 ) generierbar ist. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Reihe der Gruppe von LED-Lichtquellen (
3 ) mit der ersten Optikeinheit (7 ) derart zusammenwirkt, dass eine horizontale Reihe (a1) von Lichtflecken (8' ) auf einem vertikalen Winkel von –0,28° bezüglich der Horizontalen (H) auf dem Messschirm (25 ) abgebildet wird. - Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Lichtmodul (
16 ) bestehend aus einem Zusatz-LED-Chip (17 ) und einer Optikeinheit (18 ) zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung (19 ) vorgesehen ist. - Scheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-LED-Chip (
17 ) des weiteren Lichtmodul (16 ) derart mit der ihm zugeordneten Optikeinheit (18 ) zusammenwirkt, dass ein einziger großer Lichtfleck (19 ) zumindest teilweise unterhalb der Horizontalen (H) auf dem Messschirm (25 ) zur Bildung der Abblendlichtverteilung (19 ) abgebildet wird.
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