DE102010010204B4 - Projection system for a motor vehicle headlight - Google Patents
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Abstract
Projektionssystem (1) für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, umfassend *) zumindest eine LED-Lichtquelle (2, 2'), welche aus einer oder mehreren Leuchtdioden (3) aufgebaut ist, welche Lichtstrahlen emittieren, wobei jede LED-Lichtquelle (2, 2') eine Primäroptik (4, 4') zum Bündeln der von ihren Leuchtdioden (3) ausgesandten Lichtstrahlen aufweist, *) eine Blendenanordnung (5) zum Abschatten von zumindest einem Teil des gebündelten Lichtes von zumindest einer LED-Lichtquelle (2, 2'), wobei die Blendenanordnung (5) zumindest eine bewegliche Blende(7), um die gebündelten und an der Blendenanordnung (5) vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung in Lichtaustrittsrichtung auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug zu projizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Blende (6) zumindest einen optisch wirksamen Blendenabschnitt (11, 11') aufweist, welcher zumindest eine optisch wirksame Blendenkante (12, 12') aufweist, die Blende (6) weiterhin zumindest einen Befestigungsabschnitt (13, 13') aufweist, mittels welchem die Blende (6) in...Projection system (1) for a motor vehicle headlamp, comprising *) at least one LED light source (2, 2 ') which is constructed from one or more light-emitting diodes (3) which emit light beams, each LED light source (2, 2 ') has a primary optics (4, 4') for bundling the light beams emitted by their light-emitting diodes (3), *) an aperture arrangement (5) for shading at least part of the bundled light from at least one LED light source (2, 2 '). ), wherein the diaphragm arrangement (5) at least one movable diaphragm (7) to project the bundled and past the diaphragm assembly (5) passing light beams for generating a predetermined light distribution in the light exit direction on the road ahead of the vehicle, characterized in that the at least one diaphragm (6) has at least one optically effective diaphragm section (11, 11 ') which has at least one optically effective diaphragm edge (12, 12'), the diaphragm (6) also being included least a fastening portion (13, 13 '), by means of which the diaphragm (6) in ...
Description
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 Primäroptik 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.The invention relates to a projection system for a motor vehicle headlamp, comprising at least one LED light source, which is constructed from one or more light-emitting diodes which emit light beams, and wherein each LED light source has a primary optics for bundling the light beams emitted by their light emitting diodes 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.
Ein solches Projektionssystem ist beispielsweise aus der
Bei der vorliegenden Erfindung besteht die Aufgabe in der Modifikation eines eingangs genannten Projektionssystems dahingehend, dass unterschiedliche Lichtfunktionen 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.In the present invention, the object in the modification of a projection system mentioned above in such a way that different light functions with the projection system can be realized, for example, a low beam and a high beam function, and that a sliding, smooth transition when switching between the respective light distributions is enabled and also Zwischenlichtverteilungen can be realized.
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 weiterhin 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 der Blende, 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 über einen weiteren biegeelastischen Verbindungsabschnitt verbunden ist.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 furthermore has at least one fastening section by means of which the diaphragm is at least one LED light source can be fastened, and wherein the optically effective diaphragm portion is connected via at least one connecting element of the diaphragm which projects at an angle from the optically active diaphragm portion, with the fixing portion, and wherein the at least one connecting element with the optically effective diaphragm portion via a flexurally elastic Connecting portion is connected and the at least one connecting element is connected to the fastening portion via a further flexible connecting portion.
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.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, d. H. the at least one diaphragm edge, results from bending the flexurally elastic regions by suitable means, as will be discussed in more detail later.
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 LED-Lichtquellen; aus den genannten und später noch beschriebenen Gründen wird aber trotzdem das gesamte Element als „Blende” bezeichnet.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 serve for the adjustable mounting of the diaphragm with respect to the LED light sources; but for the reasons mentioned above and later still the entire element is referred to as "aperture".
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 liegt.In a specific embodiment of the invention, the at least one attachment portion is formed essentially flat, whereby it can be fixed over a large area and correspondingly stable, and is substantially parallel to the also preferably substantially planar formed optically effective aperture portion.
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 Primäroptik 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.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 short distance in front of the primary optics and the diaphragm is moved in relation to the primary optics, in practice only a curvature of the primary optic normal to the direction of movement is conceivable with a correspondingly adapted curvature of the optically effective diaphragm portion.
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 abgewandten Bereiches des Verbindungselementes bzw. eines an das zumindest eine Verbindungselement anschließenden Verbindungsabschnittes erfolgt.In a particularly preferred variant, which has already been mentioned, the at least one diaphragm is formed from a flat, flexible material, wherein the at least one connecting element by bending at least a portion of the flexurally elastic material in the region of at least one Connecting portion, which connects the at least one optically active portion of the diaphragm with the at least one connecting element, is formed, and wherein the at least one fixing portion by bending a remote from the optically active region region of the connecting element or a subsequent to the at least one connecting element connecting portion.
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.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.
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.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.
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.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.
Weiterhin 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.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.
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.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.
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.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.
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° gebogen sind.In the installed state, the at least one aperture is biased, such that the angles between the connecting element and the optically effective area of the diaphragm on the one hand and the fastening portion on the other hand are bent to approximately 90 °.
Die Größe der Winkel im nicht vorgespannten Zustand hängt vom verwendeten Material für die Blende bzw. allgemein 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.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. In this case, the biasing force for the diaphragm, which must be so great that the diaphragm does not vibrate when driving, is relevant for the acting forces.
Für typische verwendete Materialen und Anwendungen hat sich herausgestellt, dass der stumpfe Winkel in einem Bereich zwischen 90°–95° liegt, typischerweise beträgt der stumpfe Winkel ca. 92°.For typical materials and applications used, it has been found that the obtuse angle is in a range between 90 ° -95 °, typically the obtuse angle is about 92 °.
Wenn es sich um einen spitzen Winkel handelt, so liegt der Winken in einem Bereich von 85°–90°, typischerweise bei ca. 88°.If it is an acute angle, the waving is in a range of 85 ° -90 °, typically at about 88 °.
Damit auch während des Fahrbetriebes ein Verstellen der Blonde möglich ist, ist zumindest ein Antrieb zum Bewegen der zumindest einen Blende vorgesehen.Thus, an adjustment of the blonde is possible during driving, at least one drive for moving the at least one aperture is provided.
Bei einer konkreten Variante ist vorgesehen, dass der zumindest eine Antrieb ein Schrittmotor ist. Da mit der Blonde sehr geringe Verfahrwege realisiert werden müssen (typischerweise entsprechend 1/10 mm Verfahrweg rund 1° Absenkung/Anhebung im Lichtbild), sind diese feinen Schritte im Übergang zwischen den einzelnen Abstufungen im Lichtbild nicht oder kaum zu erkennen.In a specific variant, it is provided that the at least one drive is a stepping motor. Since with the Blonde very small travels must be realized (typically according to 1/10 mm travel around 1 ° reduction / increase in the photograph), these fine steps in the transition between the different shades in the photograph are not or hardly recognizable.
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 tatsächlich kontinuierlicher Übergang zwischen Lichtbildern erreichen.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, an actually continuous transition between photographs can be achieved.
Mit diesem zumindest einen Antrieb ist die Blonde im eingebauten Zustand vorgespannt.With this at least one drive, the blonde is pretensioned in the installed state.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this shows
Die
Weiterhin umfasst das Projektionssystem
Die Blendenanordnung
Die Blende
Die Bewegung der Blende
Die erfindungsgemäße Blende
Die Lichtaustrittsfläche der Primäroptik
Die Blende
Bei der Variante nach den
In den
Wie schon erwähnt verfügt die Blende
Die Verbindungselemente
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 Krafteinwirkung des Antriebs
In der gezeigten Darstellung verfügt die Blende
Die Befestigungsabschnitte
Grundsätzlich könnte die Blende wie in den
Bei einer bevorzugten Variante und in den Figuren dargestellten Variante ist die Blende
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.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.
Wie den
Ebenso sind an dem optisch wirksamen Bereich
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
Je nach Auslegung des Systems und insbesondere nach Anordnung und Wirkweise der Mittel zum Verstellen der Blende steht entweder das zumindest eine Verbindungselement
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 zumidest eine Verbindungselement unter einem spitzen Winkel von dem Befestigungsbereich absteht (nicht gezeigt).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).
Im eingebauten Zustand ist die Blende
Die Größe der Winkel im nicht vorgespannten Zustand hängt vom verwendeten Material für die Blende bzw. allgemein 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.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. In this case, the biasing force for the diaphragm, which must be so great that the diaphragm does not vibrate when driving, is relevant for the acting forces.
Für typische verwendete Materialen und Anwendungen hat sich herausgestellt, dass der stumpfe Winkel α1, α2 in einem Bereich zwischen 90°–95° liegt, typischerweise beträgt der stumpfe Winkel α1, α2 ca. 92°.For typical materials and applications used, it has been found that the obtuse angle α1, α2 is in a range between 90 ° -95 °, typically the obtuse angle α1, α2 is about 92 °.
Wenn es sich um einen spitzen Winkel handelt, so liegt der Winkel in einem Bereich von 85°–90°, typischerweise bei ca. 88°.If it is an acute angle, the angle is in a range of 85 ° -90 °, typically about 88 °.
Bei dem Antrieb
Je nach gewünschter Anwendung können unterschiedlich viele LED-Lichtquellen in verschiedenen Anordnungen und unterschiedlich viele Blenden mit jeweils einer oder auch mehreren Blendenkanten vorgesehen sein.Depending on the desired application, different numbers of LED light sources in different arrangements and different numbers of diaphragms, each with one or more diaphragm edges, may be provided.
Die
Die derzeit verfügbaren LED-Module (LED-Lichtquellen) bieten nicht genug Lichtstrom, um mit einem Modul die gesetzlichen Werte für Abblendlicht und Fernlicht zu erfüllen. Durch die Verwendung von 2 Modulen kann genügend Lichtstrom erreicht werden.
Die Erfindung weist mehrere Vorteile 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 Fernlicht erzeugt werden, und es ist ein permanentes umschalten zwischen Lichtverteilungen bzw. ein Anpassen der Lichtverteilung möglich. Die Blende weist keine beweglichen Teile auf und es sind auch keine Führungen notwendig. Die Blende kann einfach und kostengünstig in Massenfertigung hergestellt werden. Die Blende weist außerdem nur eine geringe Masse auf, sodass auch nur geringe Kräfte und ein entsprechend dimensionierter Antrieb notwendig sind.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 be easily z. B. a dynamic high beam are generated, and it is a permanent switching between light distributions or adjusting the light distribution possible. The bezel has no moving parts and no guides are necessary. The panel can be easily and inexpensively mass produced. The aperture also has only a small mass, so that only small forces and a correspondingly dimensioned drive are necessary.
Die Erfindung wurde insbesondere an Hand von Abblendlicht und Fernlicht erörtert. Natürlich können aber mit einem solchen System auch andere Lichtverteilungen erzeugt werden.The invention has been discussed in particular with reference to dipped beam and main beam. Of course, however, other light distributions can be generated with such a system.
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