DE102012202290B4

DE102012202290B4 - Lichtmodul für ein blendungsfreies Kraftfahrzeug-Fernlicht

Info

Publication number: DE102012202290B4
Application number: DE102012202290.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Brendle
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: CN103256546B; CN103256546A; US20140056018A1; US8801248B2; DE102012202290A1

Abstract

Lichtmodul (22) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle (10), die wenigstens eine einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsfläche aufweist, die eine bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtete Längskante und wenigstens eine quer dazu verlaufende weitere Kante aufweist und mit einem Reflektor (24), der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Lichtaustrittsfläche ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes im Vorfeld des Lichtmoduls abzubilden, und der wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten (30, 32, 34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der Facetten eher parallel als quer zu der Längskante der Lichtaustrittsfläche ausgerichtet ist und dass die Facetten jeweils in einem Abstand (R) von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsfläche mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass die Lichtaustrittsfläche bei der bestimmungsgemäßen Verwendung mit horizontal verlaufender Längskante und vertikal verlaufender weiterer Kante abgebildet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20. Ein solches Lichtmodul ist aus der DE 20 2010 003 058 U1 und aus der DE 10 2004 012 184 A1 bekannt.
Ein solches Lichtmodul eignet sich zur Erzeugung eines blendungsfreien Fernlichtes für Kraftfahrzeuge. Unter einem blendungsfreien Fernlicht versteht man eine Fernlichtverteilung, in der Teilbereiche verdunkelt werden können, wenn sich in diesen Teilbereichen jemand aufhält, der geblendet werden könnte. Dies könnte zum Beispiel der Fahrer eines vorausfahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs sein. Eine solche Lichtfunktion wird, auch als Teilfernlicht bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung dient insbesondere zur Bereitstellung eines solchen Fernlichtes, ohne dass dafür mechanisch aufwändige und teure Verstellsysteme erforderlich sind.
In diesem Zusammenhang sind Projektionssysteme bekannt, deren Lichtquelle aus einer Anordnung einzeln steuerbarer Leuchtdioden besteht. Eine solche Anordnung wird im Folgenden auch als Matrix bezeichnet; ein Scheinwerfer, der eine solche Anordnung aufweist, wird auch als Matrix-Scheinwerfer bezeichnet.
Bei den bekannten Systemen wird aus den Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden mit Hilfe einer Primäroptik ein innerhalb des Scheinwerfers liegendes Zwischenbild erzeugt, das anschließend durch eine Projektionslinsen aufweisende Sekundäroptik als Lichtverteilung des Scheinwerfers in dessen Vorfeld auf der Straße projiziert wird. Durch Ausschalten von Leuchtdioden können Teilbereiche der Lichtverteilung gesteuert abgedunkelt werden. Ein solches System ist zum Beispiel aus der DE 2008 013 603 A1 bekannt.
Bei der DE 10 2010 023 360 A1 wird ein blendungsfreies Fernlicht mit Hilfe einer LED-Matrix (LED = Licht emittierende Diode) verwirklicht, bei der die einzelnen LEDs als Surface Mounted Device – Bauelemente mit einem Abstand voneinander getrennt angeordnet sind. Die resultierende Trennung der Lichtaustrittsflächen der LEDs wird durch eine Matrix von Primäroptiken aufgehoben, die aus den getrennten Lichtaustrittsflächen ein Zwischenbild in Form einer zusammenhängend hellen Fläche erzeugen. Aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Positionierung der SMD-LEDs liegen dort ungünstige Voraussetzungen für die Erzeugung eines guten Zwischenbildes vor, das sich vor allem durch seine Homogenität und scharfe Ränder seiner LED-individuellen Teilbereiche auszeichnen soll.
Weitere Probleme ergeben sich bei solchen Systemen daraus, dass Licht brechende Sekundäroptiken zwangsläufig unerwünschte Farbsäume an Hell-Dunkel-Grenzen erzeugen. Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn nicht festgelegt ist, auf welcher Seite der Hell-Dunkel-Grenze der helle Bereich liegt, weil dies je nach Verkehrssituation anders sein kann. Um solche Farbsäume bei einem Matrix-Scheinwerfer mit einer Licht brechenden Projektionsoptik zu vermeiden, ist es aus der eingangs genannten EP 2 306 074 A2 bekannt, einen Achromaten aus zwei Linsen zu verwenden, was das Gewicht und die Kosten eines Scheinwerfers erhöht.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Lichtmoduls für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit dem sich ein blendungsfreies Fernlicht erzeugen lässt und das die genannten Nachteile nicht oder nur in einem verringerten Ausmaß aufweist. Reflektoren sind grundsätzlich auch möglich, bringen aber andere Probleme mit sich.
Diese Aufgabe wird sowohl mit den Merkmalen des Anspruchs 1 als auch mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Das erfindungsgemäße Lichtmodul zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Längsrichtung der Facetten eher parallel als quer zu der Reihe der Lichtaustrittsflächen ausgerichtet sind und die Facetten jeweils in einem Abstand von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsflächen mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass eine einzelne Lichtaustrittsfläche jeweils als vertikal ausgerichteter und zusammenhängender Streifen in der sich als Bild der Lichtaustrittsflächen einstellenden Lichtverteilung abgebildet wird.
Dadurch, dass die Lichtaustrittsflächen unmittelbar aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind, ergibt sich eine zusammenhängende Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle bereits innerhalb des Scheinwerfers, ohne dass eine Primäroptik erforderlich ist, die bei dem einen oder anderen Stand der Technik erst ein zusammenhängendes Zwischenbild vereinzelter Lichtaustrittsflächen von Leuchtdioden erzeugt.
Die horizontale Anordnung der Lichtaustrittsflächen überträgt sich bei der Erfindung auf die Anordnung ihrer Bilder in der Lichtverteilung im Vorfeld des Lichtmoduls auf der Straße. Durch die horizontale Ausrichtung der Lichtaustrittsflächen ist es in Verbindung mit der individuellen Steuerbarkeit des Lichtstroms über die jeweilige Lichtaustrittsfläche möglich, Teilbereiche der Fernlichtverteilung in horizontaler Richtung mit einer von der Zahl der Lichtaustrittsflächen abhängigen Breite gezielt abzudunkeln, um eine Blendgefahr zu verringern, oder gezielt aufzuhellen, um einen spotartig schmalen Lichtstreifen zu erzeugen, wobei sich die Teilbereiche in Bezug auf ihre horizontale Lage in der Lichtverteilung unterscheiden. Insofern lassen sich zum Beispiel eher links liegende von eher rechts oder eher zentral liegenden Teilbereichen unterscheiden.
Dadurch, dass die Abbildung durch einen Reflektor ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes erfolgt, wird zunächst Einbaulänge eingespart, die bei mit Zwischenbild arbeitenden Systemen für die Erzeugung des Zwischenbildes zwischen einer Primäroptik und einer Projektionslinse erforderlich ist. Die Verwendung eines Reflektors an Stelle einer Linse hat den großen Vorteil, dass die bei brechenden Optiken auftretenden chromatischen Aberrationen wegfallen. Außerdem sind Reflektoren im Vergleich zu Linsen einfacher und kostengünstiger herstellbar und verursachen auch kein unerwünschtes Streulicht durch Fresnel-Reflexe. Allerdings weisen Reflektoren den Nachteil auf, dass bei größeren numerischen Aperturen Aperturfehler auftreten. Das gilt auch für refraktive Optiken, ist dort aber mit mehreren Linsen korrigierbar.
Dazu zählt, dass unterschiedliche Reflektorzonen unterschiedlich stark vergrößernd wirken, so dass die von ihnen erzeugten Bilder unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe aufweisen. Darüber hinaus kommt es bei achsfernen Strahlen zu Versätzen, also zu Koma. Eine quadratische Lichtquelle oder Lichtaustrittsfläche wird dann nicht als Quadrat, sondern Trapez- oder Pilz-artig deformiert abgebildet, wobei Größe, Lage und Orientierung der Lichtquellenbilder im Bildraum stark von der Lage der Lichtquelle im Objektraum abhängen.
Ein System, das aus mehreren Lichtaustrittsflächen mehrere Lichtverteilungen erzeugen soll, die sich aus geradlinig und scharf begrenzten Bildern einzelner Lichtaustrittsflächen Mosaik-artig mit definierter Lage von Hell-Dunkel-Grenzen zusammensetzen, muss prinzipiell formtreu und lagetreu abbildende Eigenschaften besitzen. Eine solche Lichtverteilung sollte also insbesondere aus gleich großen und gleich orientierten Bildern der einzelnen Lichtaustrittsflächen aufgebaut sein.
Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, dass der Reflektor wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten aufweist, deren Längsrichtung eher parallel als quer zu der Reihe der Lichtaustrittsflächen ausgerichtet ist und die jeweils in einem Abstand von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsflächen mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass eine einzelne Lichtaustrittsfläche jeweils als vertikal ausgerichteter und zusammenhängender Streifen in der sich als Bild der Lichtaustrittsflächen einstellenden Lichtverteilung abgebildet wird.
Die Lichtaustrittsflächen werden bei der vorliegenden Erfindung ohne Vorsatzoptiken und ohne Blenden mit Hilfe eines speziellen Reflektors abgebildet, der gewährleistet, dass die von verschiedenen Bereichen des Reflektors erzeugten Bilder zumindest annähernd gleich groß sind.
Das ist nicht ohne weiteres der Fall. Bei einer einfachen Parabelform ergibt sich zum Beispiel das Problem, dass aus der Nähe des Scheitels stammende Bilder größer sind als Bilder, die von weiter vom Scheitel entfernt liegenden Bereichen des Reflektors erzeugt werden. Dadurch ist es nicht möglich, eine ausreichend scharfe vertikale Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen.
Ein Teilfernlicht, das sich aus einzelnen Streifen zusammensetzt, die jeweils durch eine direkte, ohne Erzeugung eines Zwischenbildes erfolgende Abbildung einer verschiedene Lichtaustrittsflächen aufweisenden Lichtquelle erzeugt werden, erfordert eine über die Streifenlänge konstante Breite der Streifen. Die Erfindung erlaubt die Erzeugung eines solchen Teilfernlichtes mit einer im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringeren Zahl an Komponenten, was hinsichtlich des Kostenaufwandes, des Montage- und Justierungsaufwandes und hinsichtlich des Gewichtes einen großen Vorteil darstellt. Durch die Zusammenfassung mehrerer Lichtaustrittsflächen in einem Reflektor, beziehungsweise einer Reflektorkammer, deren zusammenhängende Reflektorfläche von Lichtströmen aus den mehreren Lichtaustrittsflächen beleuchtet wird, entfällt auch eine aufwändige Justierung der einzelnen Streifen relativ zueinander bei der Montage. Mehrere Lichtmodule können miteinander kombiniert werden. In diesem Fall wird eine Justage der Lichtmodule vorgesehen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 eine Draufsicht auf eine Lichtquelle die n = 5 Lichtaustrittsflächen aufweist;
2 ein Beispiel einer Teilfernlicht-Lichtverteilung, wie sie durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls erzeugt wird;
3 eine perspektivische Ansicht wesentlicher Elemente eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls;
4 einen Vertikalschnitt durch ein Lichtmodul, dessen Reflektor zwei Facetten aufweist;
5 einen Vertikalschnitt durch ein Lichtmodul 22, dessen Reflektor drei Facetten aufweist;
6 eine Ausgestaltung, mit einem für alle Facetten gleichen Abstand der Facette von einem gemeinsamen Brennpunkt für ein Lichtmodul mit zwei Facetten;
7 eine Ausgestaltung wie in der 6, jedoch mit einem drei Facetten aufweisenden Reflektor;
8 eine Ausgestaltung mit einer Zusatzoptik in Form eines sammelnden Spiegels;
9 eine Ausgestaltung mit einer Zusatzoptik in Form einer Sammellinse;
10 die gewölbte Petzval-Fläche des Reflektors; und
11 die Petzval-Fläche der Sammellinse in der Anordnung nach 9.
Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach gleiche Elemente.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Lichtquelle 10 die n = 5 Lichtaustrittsflächen 12.1 bis 12.5 aufweist. Es versteht sich, dass n jede natürliche Zahl größer oder gleiche 1 sein kann.
Jede Lichtaustrittsfläche gehört in einer bevorzugten Ausgestaltung zu einem LED-Chip (LED = Licht emittierende Diode). Die LED-Chips sind auf einem gemeinsamen Schaltungsträger 14 montiert. Über den Schaltungsträger erfolgt die Versorgung mit elektrischer Energie und die Ansteuerung.
Die LEDs sind einzeln und/oder gruppenweise individuell ansteuerbar, so dass der aus jeder Lichtaustrittsfläche austretende Lichtstrom individuell steuerbar ist. Die Steuerbarkeit umfasst dabei bevorzugt nicht nur eine Umschaltung zwischen dauernd-Ein und dauernd-Aus-Umschaltung, sondern auch eine Steuerung der Helligkeit, was zum Beispiel durch eine Ansteuerung mit einem Tastverhältnis mit einer Signalfrequenz erfolgen kann, die so hoch ist, dass der menschliche Sehsinn eine mittlere Helligkeit wahrnimmt. Die Hauptabstrahlrichtung des Lichtes ist beim Gegenstand der 1 senkrecht zur dargestellten Ebene und zu dem Betrachter hin gerichtet.
Jede einzelne Lichtaustrittsfläche ist in einer bevorzugten Ausgestaltung viereckig, insbesondere quadratisch. Die Kantenlänge liegt bevorzugt zwischen 0,3 und 2 mm. Bevorzugt ist auch, dass die Lichtaustrittsfläche eben ist. Weißes Licht abstrahlende LEDs mit diesen Merkmalen werden bei Kraftfahrzeugscheinwerfern in Serie oder zumindest als Sonderausstattung eingesetzt und sind somit verfügbar.
Die LED-Chips liegen unmittelbar nebeneinander, so dass sich ihre Lichtaustrittsflächen möglichst berühren. Dabei sind sie so angeordnet, dass einander gegenüberliegende Kanten benachbarter Lichtaustrittsflächen parallel zueinander liegen. Sie sind insbesondere horizontal in einer Ebene längs einer horizontalen Linie angeordnet, wobei sich der Bezug zum Horizont bei einer hier vorausgesetzten bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug ergibt.
Unter einer Anordnung unmittelbar nebeneinander wird hier insbesondere verstanden, dass die Lichtaustrittsflächen unmittelbar benachbarter und eingeschalteter LEDs vom Betrachter nicht als getrennte Lichtaustrittsflächen wahrgenommen werden.
Der Schaltungsträger ist so auf einem Kühlkörper befestigt, dass dieser die im Betrieb der LEDs in deren Chips freigesetzte Wärme aufnehmen kann. Der Kühlkörper ist durch seine Wärmekapazität und Geometrie dazu eingerichtet, diese Wärme aufzunehmen und an die Umgebung abzugeben, wobei die Abgabe insbesondere über Strukturen mit großer Oberfläche erfolgt, also zum Beispiel über Kühlrippen, wie sie in 3 dargestellt sind.
Die Lichtaustrittsflächen können in einer alternativen Ausgestaltung Austrittsenden von Lichtleitern sein, die über räumlich getrennt von den Lichtaustrittsflächen liegende Lichteintrittsflächen individuell mit Licht gespeist werden.
2 zeigt ein Beispiel einer Teilfernlicht-Lichtverteilung, wie sie durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls erzeugt wird, dessen Lichtquelle n = 5 Lichtaustrittsflächen aufweist.
Eine solche Lichtverteilung ergibt sich auf einem ebenen Messschirm 20, der vor einem Kraftfahrzeug so orientiert angeordnet ist, dass seine Flächennormale in einer gedachten Verlängerung einer Parallele zur Längsachse des Fahrzeugs vor dem Fahrzeug liegt. Eine horizontale Linie H markiert die Lage des Horizonts. Eine vertikale Linie V teilt das Vorfeld vor dem Lichtmodul in eine rechte Hälfte und eine linke Hälfte. Die Einheiten auf beiden Achsen sind Winkel.
Die in der 2 dargestellte Lichtverteilung ergibt sich bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls mit einer Lichtquelle, die fünf Lichtaustrittsflächen aufweist, dann, wenn die vierte Lichtaustrittsfläche keinen Lichtstrom liefert, während die anderen vier Lichtaustrittsflächen einen Lichtstrom liefern. Die Lichtaustrittsflächen sind dabei in der 1 von rechts nach links aufsteigend nummeriert.
Jede Lichtaustrittsfläche 12.1–12.5 erzeugt bei dem Ausführungsbeispiel bei eingeschalteter LED eine Lichtverteilung in Form eines Teilfernlichtstreifens 18.1–18.5, der in vertikaler Richtung eine größere Ausdehnung besitzt als in horizontaler Richtung. Dabei ist die parallel zur Horizontalen H gemessene Breite jedes der Streifen nahezu konstant. Bei der in der 2 dargestellten Lichtverteilung sind vier der fünf LEDs eingeschaltet und die vierte LED 12.4 ist ausgeschaltet. Das punktierte Rechteck repräsentiert den dann fehlenden Teilfernlichtstreifen dieser LED.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht wesentlicher Elemente eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 22. 3 zeigt im Einzelnen eine Anordnung aus einer Lichtquelle, wie sie in der 1 dargestellt ist, und einem Reflektor 24. Die Linie 26, längs der die Lichtaustrittsflächen 12.1–12.5 aufgereiht sind, ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug, bei der zum Beispiel die in der 2 dargestellte Lichtverteilung erzeugt wird, parallel zum Horizont, also parallel zur Linie H in 2 ausgerichtet. Die gestrichelte Linie 28 markiert eine zentrale Achse des Lichtmoduls, die zum Beispiel der Hauptabstrahlrichtung des Lichtmoduls entspricht und bei einer gedachten Verlängerung in das Vorfeld des Fahrzeugs durch den Kreuzungspunkt der Horizontalen H und der vertikalen V in der 2 geht.
3 zeigt damit insbesondere ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle, die n = 5 jeweils einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsflächen aufweist, die nebeneinander und unmittelbar aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind, wobei die Reihe bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtet ist.
Ferner zeigt 3 einen Reflektor 24, der eine erste reflektierende und streifenförmige Facette 30 und eine zweite reflektierende und streifenförmige Facette 32 aufweist. Die Facetten sind dabei in ihrer Längsrichtung eher parallel als quer zu der Reihe der Lichtaustrittsflächen ausgerichtet. Sie sind jeweils in einem möglichst gleichen Abstand von der Lichtquelle angeordnet, bei dem sie die Lichtaustrittsflächen mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls als Bilder Lichtaustrittsflächen erzeugen. Aus diesem Grunde ergibt sich die angestrebte Rechteckform der Teilfernlichtstreifen als Bilder der Lichtaustrittsflächen der LEDs. Unschärfen, Trapez-förmige oder andersartige Deformationen werden dabei verringert oder vermieden. Es ergeben sich ferner scharfe Hell-Dunkel-Grenzen, also hohe Intensitätsgradienten.
Die Facetten sind insbesondere so angeordnet und hinsichtlich der Form ihrer Reflexionsfläche so geformt, dass eine einzelne Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle jeweils als vertikal ausgerichteter und zusammenhängender Streifen in der sich als Bild der Lichtaustrittsflächen einstellenden Lichtverteilung abgebildet wird. Dabei erfolgt die Abbildung der Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle in das Vorfeld des Lichtmoduls insbesondere ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes, wie es bei üblichen, eine Primäroptik und eine Sekundäroptik aufweisenden Projektionsystemen der Fall ist.
Jede Facette weist bevorzugt einen Brennpunkt auf und ist dazu eingerichtet, vom Brennpunkt her divergent einfallendes Licht als (weitgehend) paralleles Licht aufweisendes Lichtbündel zu reflektieren. Unter einer weitgehenden Parallelität wird hier verstanden, dass das Licht mit Öffnungswinkeln in eine Lichtverteilung überführt wird, wie sie für regelkonforme Lichtverteilungen bei Kraftfahrzeugen für ein nicht verschwenktes Fernlicht üblich sind.
Die Reflektorflächen sind zum größten Teil parabolisch und richten das von dem Brennpunkt her einfallende Licht parallel aus. Da die Lichtquelle nicht punktförmig ist, ergibt sich ein divergierendes Lichtbündel (2). Eine Fernlicht-Lichtverteilung wird in der Regel aus mehreren erfindungsgemäßen Lichtmodulen erzeugt.
Aus der 2 lässt sich zum Beispiel ein Öffnungswinkel von ca. 2° bis 3° für die horizontale Winkelbreite ablesen. Dort beträgt die horizontale Breite der gesamten Lichtverteilung nämlich etwa 12°, die sich als Summe der horizontalen Winkelbreiten von fünf Lichtaustrittsflächen ergibt (12/5 = 2,4). In der vertikalen Richtung beträgt die Winkelbreite etwas mehr als 6°, die sich ungefähr als Summe der vertikalen Winkelbreiten der von den übereinander angeordneten Facetten reflektierten Lichtbündel ergibt, so dass sich für die durch eine einzelne Facette erfolgende Ablenkung ein kleinerer Wert als 6° ergibt. Die einzelnen Streifen überlappen in der Realität ein wenig.
Es ist ein wesentliches Merkmal, dass der Reflektor Facetten aufweist, die bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ausgerichtet und vertikal übereinander angeordnet sind. Durch diese Aufteilung des Reflektors auf mehrere Facetten, die bevorzugt paraboloide Formen mit von Facette zu Facette unterschiedlicher Brennweite bei gemeinsamen Brennpunkt und gemeinsamer zentraler Achse sowie etwa gleichen Abstand zum Brennpunkt aufweisen, ergeben sich für achsnahe Strahlen, also für solche Strahlen, die auf den Reflektor aus dem Brennpunkt und aus der Nähe des Brennpunktes einfallen, nur geringe Aperturfehler. Der gemeinsame Brennpunkt der Facetten liegt bevorzugt in der Mitte der Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle.
Die einzelnen Facetten 30, 32 besitzen bevorzugt die Form eines Ausschnitts aus einem Rotationsparaboloid in Form eines Streifens. Die den jeweiligen Streifen in vertikaler Richtung und in horizontaler Richtung begrenzenden Kanten entsprechen in einer bevorzugten Ausgestaltung, wie sie auch in der 3 dargestellt ist, jeweils Schnittlinien, die sich bei parallel zur Rotationsachse des Paraboloids vollzogenen Schnitten ergeben. In der bevorzugten Ausgestaltung, die in der 3 dargestellt ist, liegen jeweils zwei Schnitte parallel und zwei sich kreuzende Schnitte schließen jeweils einen rechten Winkel ein.
In Bezug auf die relative Anordnung von Reflektor 24 und Lichtquelle 10 ist weiter bevorzugt, dass die Lichtaustrittsflächen nebeneinander und unmittelbar aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind, die rechtwinklig zu der zentralen Achse 28 und parallel zu einer Längsrichtung der streifenförmigen Facetten des Reflektors ausgerichtet ist. Die Längsrichtung der Facetten ist dabei parallel zur Linie 26 in 3. Die Linien 26, und 28 spannen eine Ebene auf. Zu dieser Ebene ist eine dritte Richtung 27 normal ausgerichtet. In Richtung dieser dritten (vertikalen) Richtung liegen die streifenförmigen Facetten mit ihren Längsseiten aneinander angrenzend nebeneinander, was bei der bestimmungsgemäßen Verwendung einer Übereinanderanordnung entspricht.
Die Linie 26, längs der die Lichtaustrittsflächen 12.1–12.5 aufgereiht sind, ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug, bei der zum Beispiel die in der 2 dargestellte Lichtverteilung erzeugt wird, parallel zum Horizont, also parallel zur Linie H in 2 ausgerichtet.
In Bezug auf die Anordnung der Facetten relativ zueinander ist bevorzugt, dass sie in einer zu der Längsrichtung der Facetten und zu der zentralen Achse senkrechten Richtung unmittelbar benachbart nebeneinander angeordnet sind.
4 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 22, dessen Reflektor 14 zwei Facetten 30, 32 aufweist.
5 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 22, dessen Reflektor 14 drei Facetten 30, 32, 34 aufweist.
Auch hier gilt, dass die einzelnen Facetten bevorzugt die Form eines Ausschnitts aus einem Rotationsparaboloid in Form eines Streifens besitzen. Je mehr Facetten übereinander liegen, desto geringer kann die vertikale Winkelbreite sein, die von dem Lichtbündel einer Facette ausgefüllt wird. Desto besser kann dann auch die horizontale Breite konstant gehalten werden. Die strichpunktierten Linien, die die Form der Facetten jeweils im Vertikalschnitt fortsetzen sind bei der bevorzugten Ausgestaltung Parabeln.
Die Facetten sind bevorzugt so angeordnet, dass die optische Achse von jeder Facette mit der optischen Achse von jeder anderen Facette zusammenfällt. Die optische Achse entspricht dabei bevorzugt der Rotationsachse des Paraboloids, das die Form der Facette bestimmt. Diese Rotationsachse stimmt bevorzugt mit der zentralen Achse 28 und damit mit der Hauptlichtabstrahlrichtung des Lichtmoduls überein oder liegt zumindest parallel zu der zentralen Achse 28.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Facetten eines Reflektors so angeordnet sind, dass der Brennpunkt von jeder beliebigen Facette des Reflektors mit dem Brennpunkt jeder beliebigen anderen Facette des Reflektors in einem gemeinsamen Brennpunkt 36 zusammenfällt.
Damit ergibt sich zwangsläufig, dass die Brennweite der Facetten mit zunehmendem Abstand von der zentralen Achse 28 von Facette zu Facette kleiner wird. Die Vertikalschnitte sind bevorzugt weitgehend Parabeln mit verschiedenen Brennweiten und einem gemeinsamen Brennpunkt. Natürlich sind kleine Abweichungen von der Parabelform erlaubt, solange die optische Wirkung, wie sie in der Lichtverteilung im Vorfeld des Fahrzeugs zum Ausdruck kommt, nicht so beeinträchtigt wird, dass insbesondere die Regelkonformität nicht mehr gegeben ist. Kleine Abweichungen können gerade dazu dienen, die Regelkonformität zu verbessern. Grundsätzlich besitzt aber die bevorzugte Paraboloidform die geforderten Abbildungseigenschaften. Es ist bevorzugt, dass die Paraboloidform wenigstens 50% der Facettenfläche ausmacht.
Dass die Brennweite der weiter außen liegenden Paraboloidstreifen dann automatisch geringer wird, ergibt sich aus Folgendem: Mit zunehmendem Abstand vom Scheitelpunkt würde sich eine Parabel immer mehr von einem Kreisbogen entfernen, der die Parabel im Scheitelpunkt berührt und dort die gleiche Tangente und Normale hat. Um die größer werdende Entfernung (welche die Abbildung verzerren würde) zu kompensieren, kann eine schlankere Parabel verwendet werden, also eine Parabel mit einem vergrößerten Streckungsfaktor a bei einer Parabel y = ax². Da die Brennweite f = 1/4a umgekehrt proportional zum Streckungsfaktor a ist, geht eine Vergrößerung des Streckungsfaktors mit einer Verkürzung der Brennweite einher.
Der gemeinsame Brennpunkt 36 liegt bei der Ausgestaltung, die in den 4 und 5 dargestellt ist, in der Mitte der von allen einzelnen Lichtaustrittsfläche zusammen gebildeten Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle.
Bevorzugt ist auch, dass die Lichtquelle relativ zum Reflektor so angeordnet ist, dass die Hauptabstrahlrichtungen ihrer wenigstens zwei jeweils einen Lichtstrom emittierenden Lichtaustrittsflächen auf die Facetten des Reflektors gerichtet sind und mit der zentralen Achse des Reflektors einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel φ von weniger als 45° einschließen. Dies gilt für einen Winkel, der in der Zeichnungsebene der 4 und 5 liegt. Dabei kann in Kauf genommen werden, dass die Lichtquelle Teile des Strahlengangs abschattet.
Die 6 und 7 zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der ein Abstand R einer Facette 32 von dem gemeinsamen Brennpunkt 36 gleich einem Abstand R jeder anderen Facette 30 vom gemeinsamen Brennpunkt ist. 6 bezieht sich auf eine Ausgestaltung mit 2 Facetten 30, 32 und 7 bezieht sich auf eine Ausgestaltung mit drei Facetten 30, 32, 34. Da der Abbildungsmaßstab von dem genannten Abstand R abhängt, ergibt sich aus diesem Merkmal ein gleicher mittlerer Maßstab R für die Abbildungen der Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle 10 durch die verschiedenen Facetten. Wird der gleiche Abstand jeweils an einer unteren Kante 40, 42, 44 der Facette 30, 32 eingestellt, besitzt die obere Kante einer Facette zwangsläufig immer einen etwas größeren Abstand vom Brennpunkt als die untere Kante der Facette. Dies ergibt sich daraus, dass die parabelförmigen Querschnitte der Facetten eine Krümmung haben, die sich von der unteren Kante zur oberen Kante hin verringert, während der Kreisbogen mit Radius R, der den mittleren Abstand repräsentiert, eine konstante Krümmung besitzt.
Die 8 zeigt eine Ausgestaltung mit einer Zusatzoptik in Form eines sammelnden Spiegels 52, der im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 10 und dem (Haupt-)Reflektor 24 angeordnet ist. Der konkave Spiegel reflektiert das von der Lichtquelle 10 her auf ihn einfallende Licht in einem spitzen Winkel zur zentralen Achse des Reflektors 24 in den Reflektor 24 hinein. Betrachtet man den Strahlengang in umgekehrter Richtung, so fokussiert der Reflektor 24 bei dieser Anordnung auf einen hinter der Lichtquelle 10 liegenden Punkt und erzeugt hinter der Lichtquelle 10 ein vergrößertes, virtuelles Bild der Lichtquelle. Auch hier liegt die Lichtquelle zwischen dem Reflektorbrennpunkt, hier dem Punkt 54, und der Reflektorfläche des Reflektors 54.
Die 9 zeigt eine Ausgestaltung mit einer Zusatzoptik in Form einer Sammellinse 56, die im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 10 und dem Reflektor 24 angeordnet ist.
Die Sammellinse 56 bündelt das von der Lichtquelle 10 her auf sie einfallende Licht. Das Bündel fällt dann in einem spitzen Winkel zur zentralen Achse des Reflektors in den Reflektor 24. Betrachtet man den Strahlengang in umgekehrter Richtung, so fokussiert der Reflektor 24 bei dieser Anordnung auf einen hinter der Lichtquelle 10 liegenden Punkt 54 und erzeugt hinter der Lichtquelle ein vergrößertes, virtuelles Bild der Lichtquelle. Die Lichtquelle ist bei dieser Ausgestaltung zwischen dem Reflektorbrennpunkt 54 und der Reflektorfläche des Reflektors 24 angeordnet.
Die Sammellinse 56 ist bevorzugt so angeordnet, dass sie die bündelnde Wirkung des Reflektors verstärkt 24. Diese Anordnung ist in der 9 dargestellt und bewirkt eine Einebnung der Lichtquellen-seitigen Petzval-Fläche der Anordnung. Die Petzval-Fläche kann als die Fläche betrachtet werden, die von dem optischen System scharf abgebildet wird. Diese Petzval-Fläche ist bei einem einzelne optischen Element in der Regel gewölbt. Ein aus mehreren optischen Elementen aufgebautes System kann eine ebene Petzvalfläche aufweisen, wenn die Petzvalsumme gleich Null ist.
10 veranschaulicht eine Wölbung der Petzval-Fläche 60 des Reflektors 24. Diese Petzval-Fläche 60 liegt auf einer Kugelfläche 60, deren Radius 2R doppelt so groß ist wie die Brennweite f des Paraboloids, dessen Scheitelpunkt von der Kugelfläche 60 berührt wird. Der Mittelpunkt der Kugel der Kugelfläche 60 ergibt sich aus dem genannten Berührpunkt im Scheitelpunkt des Paraboloids, der Brennweite f des Paraboloids und der Forderung, dass der Scheitelpunkt ein Berührpunkt der Kugelfläche 60 ist, denn dies legt die Flächennormale fest, die auf den Kugelmittelpunkt 62 gerichtet ist. Wie der in der 10 dargestellte Vertikalschnitt zeigt, ist die Petzval-Fläche 60 des Reflektors 24 in der dargestellten Anordnung nach rechts gekrümmt.
11 veranschaulicht die Petzval-Fläche 64 der Sammellinse 58 in der Anordnung nach 9. Auch hier geht die Petzval-Fläche 64 durch den Brennpunkt 66 der zugehörigen Optik, hier der Sammellinse 58 und weist eine Wölbung auf. Diese Petzval-Fläche 64 besitzt in der dargestellten Anordnung eine Krümmung nach links und ist daher entgegengesetzt zu der Krümmung der Petzval-Fläche 60 des Reflektors 24 gekrümmt.
Durch die Zusatzoptik in Form der Sammellinse 58 kann die Objektebene des optischen Systems geebnet werden, so dass auch die Lichtaustrittsflächen, die einen größeren Abstand zum Parabel-Brennpunkt haben, scharf abgebildet werden können. Die Lichtaustrittsflächen, insbesondere die Lichtaustrittsflächen von LED-Chips liegen bevorzugt in einer Ebene, weil dies vom Fertigungsaufwand viel günstiger ist als eine Anordnung auf einer gekrümmten Fläche im Raum, bei der zum Beispiel eine ebene Platine zum elektrischen Anschluss sämtlicher LED-Chips nicht verwendbar wäre. Ein konvexer Spiegel, also ein Hohlspiegel, wirkt in diesem Sinne ähnlich wie eine Sammellinse.
Zur Einebnung des Objektfeldes müssen sich die Krümmungen der Petzval-Flächen der einzelnen optischen Elemente möglichst aufheben, d. h. die Petzvalsumme als Summe der reziproken Petzvalradien der einzelnen Elemente soll möglichst klein oder gleich null sein: 1/R_P = 1/R_P1 + 1/1R_P2 + ... +1/R_Pn
Dabei bezeichnet R_Pi mit i = 1...n die Petzvalradien der einzelnen optischen Elemente mit Index i. Nach der Vorzeichenkonvention sind die Vorzeichen der Petzvalradien von Sammellinsen und Zerstreuungsreflektoren positiv, während die Petzvalradien von Zerstreuungslinsen und Sammelnden Reflektoren (Hohlspiegeln) negativ sind. Wird ein Hohlspiegel also mit einer Sammellinse oder einem zerstreuenden Spiegel (konvexer Spiegel) kombiniert, kann die Petzval-Fläche des Gesamtsystems eingeebnet werden.
Im Einzelnen werden die Petzvalradien wie folgt berechnet: R_PLinse = n_Linse × f_Linse (gilt für dünne Linsen), wobei n_Linse die Brechzahl der Linse und f_Linse ihre Brennweite ist, sowie
R_PReflektor = (–1) × f_Reflektor, wobei f_Reflektor die Reflektor-Brennweite ist.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen sammelnden Zusatzoptiken (M5 ff.) muss für den streuenden (hyperbolischen) Reflektor die Brechkraft des Hauptreflektors vergrößert, d. h. seine Brennweite verringert werden. Der streuende Zusatzreflektor erzeugt nämlich verkleinerte Chipbilder. Diese Verringerung der Reflektor-Brennweite ist zunächst nachteilig, wird jedoch durch die Objektfeldebnung mehr als ausgeglichen. Vorteilhaft ist, dass der Zusatzreflektor vollständig frei von chromatischen Aberrationen ist. Durch diese Maßnahme verringert sich folglich auch die Gesamtlänge des optischen Systems.
Die Zusatzoptiken stellen Ausgestaltungen dar, mit denen die durch die Optik insgesamt bewirkten Änderungen der Richtung und der Form des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtbündels auf mehrere optische Elemente verteilt wird. Diese Verteilung der Änderung der Richtung und/oder der Form des Lichtbündels erlaubt es, die die Aberrationen des gesamten optischen Systems zu verringern und die Abbildungsqualität damit zu verbessern.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Zusatzoptik astigmatisch. Dabei soll die Brechkraft, also das Ausmaß der erzielten Richtungsänderung, im Vertikalschnitt größer sein als im Horizontalschnitt. Damit können Lichtquellenbilder mit im Vergleich zur horizontalen Ausdehnung größerer vertikalen Ausdehnung erzeugt werden. Als Folge erhalten die in der 2 dargestellten Fernlichtstreifen ebenfalls eine in vertikaler Richtung größere Ausdehnung. Die vertikale Streuung wird damit nicht mehr allein durch die Fläche des Reflektors erzeugt, was einen höheren optischen Wirkungsgrad (Verhältnis des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstroms zu dem in der gewünschten Lichtverteilung ankommenden Lichtstrom) und höhere Beleuchtungsstärkemaxima zur Folge hat.
Die sammelnde Zusatzoptik ist besonders bevorzugt eine astigmatische Sammellinse, die in Vertikal- und Horizontalschnitt unterschiedliche Brechkräfte aufweist. Bevorzugt ist auch, dass die Sammellinse als konkav-konvexe Meniskenlinse ausgeführt ist, wobei die konkave Seite der Lichtquelle zugewandt ist. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich eine Zerstreuungslinse in dem Strahlengang angeordnet ist.
Die Zerstreuungslinse besteht bevorzugt aus organischen oder anorganischen Gläsern mit hoher Farbdispersion, d. h. mit kleiner Abbe-Zahl. Die Sammellinse besteht in diesem Fall aus einem organischen oder anorganischen Glas mit geringer Farbdispersion, d. h. mit großer Abbe-Zahl. Die Sammellinse und die Zerstreuungslinse sind in einer bevorzugten Ausgestaltung miteinander durch einen optischen Kitt verbunden werden. Der optische Kitt ist ein transparentes organisches Duromer oder Elastomer, dessen Brechungsindex den Brechungsindices der zu verbindenden Linsen möglichst nahe kommt. Ferner ist bevorzugt, dass die Sammellinse als kombinierte refraktiv-diffraktive Linse ausgeführt ist und die diffraktiven Strukturen auf der der Lichtquelle zugewandten Linsenrückseite aufgebracht sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Sammellinse als plan-konvexe Linse mit einer diffraktiven Struktur auf der Planfläche verwirklicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die sammelnde Zusatzoptik ein Halbschalen-Hohlspiegel, insbesondere ein Hyperboloid. Der Halbschalenreflektor wird so im Strahlengang angeordnet, dass der Zusatzreflektor in spitzem Winkel, d. h. überwiegend entgegen der Lichtabstrahlrichtung des Hauptreflektors, in diesen hineinstrahlt. Da der Zusatzreflektor den Strahlengang abknickt, strahlt die Lichtquelle in den Zusatzreflektor und nicht in den Hauptreflektor. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Zusatzreflektor ein astigmatischer Hohlspiegel, der in Vertikal- und Horizontalschnitt unterschiedliche Brechkräfte aufweist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtmodul bestehend aus dem Reflektor, der Lichtquelle mit Kühlkörper sowie optional einer sammelnden Zusatzoptik, motorisch um eine vertikale Achse schwenkbar verwirklicht ist. Schwenkbare Lichtmodule sind bekannt, so dass Einzelheiten zur Verwirklichung des Antriebs und der Lagerung hier nicht erforderlich sind. Mit einem schwenkbar verwirklichten und ansonsten erfindungsgemäßen Lichtmodul lassen sich Lichtfunktionen wie dynamisches Kurvenlicht, Teilfernlicht (z. B. nur ein Streifen dunkel) oder Markierungslicht (z. B. nur ein Streifen hell). Die Schwenkbarkeit kann wahlweise auch zur Justage einer vertikalen Hell-Dunkel-Grenze verwendet werden. Die Schwenkachse liegt dabei vorzugsweise in der Nähe des gemeinsamen Reflektorbrennpunktes.
Bevorzugt ist auch, dass das Lichtmodul zur horizontalen Einstellung der Hell-Dunkel-Grenze mit Hilfe einer mechanischen Justageeinrichtung ausgerüstet ist, mit der die Lichtquelle und ggfs. die Zusatzoptik in horizontaler Richtung gegenüber dem Reflektor verschoben werden können.
Bis hierher wurde für eine Beschreibung der Erfindung der Schwerpunkt auf eine Ausgestaltung gelegt, bei der die Lichtquelle mehrere Lichtaustrittsflächen aufweist. Die Erfindung ist aber auch in Verbindung mit Lichtquellen verwendbar, die nur eine Lichtaustrittsfläche aufweist, sofern diese eine Längskante und eine quer dazu verlaufende Kante besitzt, wie es insbesondere bei rechteckigen und quadratischen Lichtaustrittsflächen der Fall ist. Für eine Veranschaulichung stelle man sich zum Beispiel rein qualitativ eine einzelne, zusammenhängende Lichtaustrittsfläche vor, wie sie sich in der 1 als einzelne Lichtaustrittsfläche 12.5, als Summe oder bauliche oder schaltungstechnische Zusammenfassung von zwei benachbarten Lichtaustrittsflächen, oder drei benachbarten Lichtaustrittsflächen, usw., oder als einzelne Fläche eines ausreichend großen Chips oder eines Blocks von Chipsegmenten ergeben kann. Auch bei einer solche Ausgestaltung ist es wünschenswert, dass die Lichtaustrittsfläche formtreu und nicht etwa pilzförmig oder sonstwie verzeichnet abgebildet wird.
Vor diesem Hintergrund wird auch das folgende Ausführungsbeispiel als Erfindung betrachtet:
Lichtmodul 22 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle 10, die wenigstens eine einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsfläche aufweist, die eine bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtete Längskante und wenigstens eine quer dazu verlaufende weitere Kante aufweist, gekennzeichnet durch einen Reflektor 24, der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Lichtaustrittsfläche ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes im Vorfeld des Lichtmoduls abzubilden und der wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten 30, 32, 34 aufweist, deren Längsrichtung eher parallel als quer zu der Längskante der Lichtaustrittsfläche ausgerichtet ist und die jeweils in einem Abstand R von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsfläche mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbildet, dass die Lichtaustrittsfläche bei der bestimmungsgemäßen Verwendung mit horizontal verlaufender Längskante und vertikal verlaufender weiterer Kante abgebildet wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der gemeinsame Brennpunkt im Flächenschwerpunkt der Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle liegt.
Bevorzugt ist auch, dass der gemeinsame Brennpunkt genau zwischen zwei benachbarten Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle liegt.
Ferner ist bevorzugt, dass das Lichtmodul 22 zu jeder Lichtaustrittsfläche eine Sammellinse aufweist, die Lichtaustrittsflächen mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, und die Sammellinsen so angeordnet sind, dass ein von einer Sammellinse erzeugtes virtuelles Bild der dieser Sammellinse zugeordneten Lichtaustrittsfläche, das, vom Ort der Sammellinse aus betrachtet hinter der zugeordneten Lichtaustrittsfläche liegt, an das von einer dieser Sammellinse unmittelbar benachbarten Sammellinse entsprechend erzeugten virtuellen Bild einer dieser Lichtaustrittsfläche benachbarten Lichtaustrittsfläche anstößt.

Claims

Lichtmodul (22) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle (10), die wenigstens eine einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsfläche aufweist, die eine bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtete Längskante und wenigstens eine quer dazu verlaufende weitere Kante aufweist und mit einem Reflektor (24), der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Lichtaustrittsfläche ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes im Vorfeld des Lichtmoduls abzubilden, und der wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten (30, 32, 34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der Facetten eher parallel als quer zu der Längskante der Lichtaustrittsfläche ausgerichtet ist und dass die Facetten jeweils in einem Abstand (R) von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsfläche mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass die Lichtaustrittsfläche bei der bestimmungsgemäßen Verwendung mit horizontal verlaufender Längskante und vertikal verlaufender weiterer Kante abgebildet wird.
Lichtmodul (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) wenigstens zwei jeweils einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsflächen (12.1, 12.2, ..., 12.5) aufweist, die nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind, die eine Längskante und eine quer dazu verlaufende weitere Kante besitzt, wobei die Längskante der Reihe bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtet ist, und mit einem Reflektor (24), der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Lichtaustrittsflächen ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes im Vorfeld des Lichtmoduls abzubilden, und der wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten (30, 32, 34) aufweist, deren Längsrichtung eher parallel als quer zu der Reihe der Lichtaustrittsflächen ausgerichtet ist und die jeweils in einem Abstand (R) von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsflächen mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass eine einzelne Lichtaustrittsfläche (12.1, 12.2, ..., 12.5) jeweils als vertikal ausgerichteter und zusammenhängender Streifen (18.1, 18.2, ..., 18.5) in der sich als Bild der Lichtaustrittsflächen einstellenden Lichtverteilung abgebildet wird.
Lichtmodul (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Facette (30, 32, 34) einen Brennpunkt (36) aufweist und dazu eingerichtet ist, vom Brennpunkt her divergent einfallendes Licht als paralleles Licht aufweisendes Lichtbündel zu reflektieren.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten so angeordnet sind, dass der Brennpunkt von jeder beliebigen Facette des Reflektors mit dem Brennpunkt jeder beliebigen anderen Facette des Reflektors in einem gemeinsamen Brennpunkt zusammenfällt.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Abstand (R) einer Facette von dem gemeinsamen Brennpunkt (36) gleich einem mittleren Abstand jeder anderen Facette vom gemeinsamen Brennpunkt ist und dass die Facettenaußenkanten immer weiter vom Brennpunkt beabstandet sind als die Facetteninnenkanten.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptabstrahlrichtung einer beliebigen Facette des Reflektors parallel zu der Hauptabstrahlrichtung jeder beliebigen anderen Facette des Reflektors und parallel zu einer zentralen Achse (28) des Reflektors (24) ist, die durch den gemeinsamen Brennpunkt (36) geht.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei jeweils einen Lichtstrom emittierenden Lichtaustrittsflächen so angeordnet sind, dass ihre Hauptabstrahlrichtungen auf die Facetten des Reflektors gerichtet sind und mit der zentralen Achse des Reflektors einen Winkel (φ) von weniger als 45° einschließen.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen nebeneinander und unmittelbar aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind, die rechtwinklig zu der zentralen Achse (28) und parallel zu einer Längsrichtung der streifenförmigen Facetten des Reflektors ausgerichtet ist.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten des Reflektors in einer zu ihrer Längsrichtung und zu der zentralen Achse senkrechten Richtung (27) unmittelbar benachbart nebeneinander angeordnet sind.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Facette die Form eines Streifens aus einem Rotationsparaboloid besitzt.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul eine Zusatzoptik aufweist.
Lichtmodul (22) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzoptik astigmatisch ist.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul eine Zusatzoptik in Form eines sammelnden Spiegels (52) aufweist, der im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor (24) angeordnet ist.
Lichtmodul (22) nach einem der Ansprüche 1–12, gekennzeichnet durch eine Zusatzoptik in Form einer Sammellinse (56), die im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordnet ist.
Lichtmodul (22) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammellinse (56) so angeordnet ist, dass sie die bündelnde Wirkung des Reflektors (24) verstärkt.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul zusätzlich zu dem Reflektor (24) eine Zusatzoptik aufweist, die eine Petzval-Fläche aufweist, deren Krümmung entgegengesetzt zu einer Krümmung der Petzval-Fläche des Reflektors ist.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Brennpunkt im Flächenschwerpunkt der Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle liegt.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Brennpunkt genau zwischen zwei benachbarten Lichtaustrittsflächen der Lichtquelle liegt.
Lichtmodul (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul zu jeder Lichtaustrittsfläche eine Sammellinse aufweist, die Lichtaustrittsflächen mit einem Abstand Zueinander angeordnet sind, und die Sammellinsen so angeordnet sind, dass ein von einer Sammellinse erzeugtes virtuelles Bild der dieser Sammellinse zugeordneten Lichtaustrittsfläche, das, vom Ort der Sammellinse aus betrachtet, hinter der zugeordneten Lichtaustrittsfläche liegt, an das von einer dieser Sammellinse unmittelbar benachbarten Sammellinse entsprechend erzeugte virtuelle Bild einer dieser Lichtaustrittsfläche benachbarten Lichtaustrittsfläche anstößt.
Lichtmodul (22) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle (10), die wenigstens zwei jeweils einen Lichtstrom emittierende Lichtaustrittsflächen (12.1, 12.2, ..., 12.5) aufweist, die nebeneinander und unmittelbar aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind, wobei die Reihe bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls im Kraftfahrzeug horizontal ausgerichtet ist, und mit einem Reflektor (24), der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Lichtaustrittsflächen ohne Erzeugung eines reellen Zwischenbildes im Vorfeld des Lichtmoduls abzubilden, und der wenigstens zwei reflektierende und streifenförmige Facetten (30, 32, 34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der Facetten eher parallel als quer zu der Reihe der Lichtaustrittsflächen ausgerichtet ist und dass die Facetten jeweils in einem Abstand (R) von der Lichtquelle angeordnet sind, bei dem sie die Lichtaustrittsflächen mit dem gleichen Abbildungsmaßstab im Vorfeld des Lichtmoduls so abbilden, dass eine einzelne Lichtaustrittsfläche (12.1, 12.2, ..., 12.5) jeweils als vertikal ausgerichteter und zusammenhängender Streifen (18.1, 18.2, ..., 18.5) in der sich als Bild der Lichtaustrittsflächen einstellenden Lichtverteilung abgebildet wird.