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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft laseroptische Systeme für Scheinwerfer im Allgemeinen und im Besonderen ein laseroptisches System für einen Scheinwerfer, bei dem optische Verluste minimal sind und eine optische Effizienz hoch ist und das eine geringe Größe hat, so dass die gestalterische Freiheit besonders groß ist.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Scheinwerfer, beispielsweise Frontscheinwerfer, für Fahrzeuge sind Lampen beziehungsweise Leuchten zum Beleuchten der vor dem Fahrzeug liegenden Straße, um die Sicht eines Fahrers des Fahrzeugs nach vorne zu gewährleisten. Typischerweise werden Halogenlampen, HID (High Intensity Discharge)-Lampen, oder LEDs, also Leuchtdioden, als Lichtquellen für Scheinwerfer verwendet.
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Jedoch haben Halogenlampen, HDI-Lampen, LEDs etc. den Nachteil einer geringen optischen Effizienz aufgrund eines hohen Energieverbrauchs. Außerdem, da ein gesamtes optisches System, das eine Lichtquelle und eine Linse einschließt, sehr groß ist, gibt es die Nachteile, dass die gestalterische Freiheit gering ist und dass sie sehr schwer sind.
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In jüngster Zeit wurden Scheinwerfer entwickelt und werden zunehmend gebräuchlich, bei denen Laserdioden, welche umweltfreundlich sind und eine hohe Lebensdauer und eine hohe optische Effizienz haben, als Lichtquellen verwendet werden.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist ein konventionelles laseroptisches System für einen Scheinwerfer, beispielsweise Frontscheinwerfer, auf: eine Laserdiode 1, welche einen Laserstrahl, beispielsweise im blauen Wellenlängenbereich, erzeugt; einen Leuchtkörper 2, beispielsweise einen fluoreszierenden Körper, der von dem Licht, das von der Laserdiode 1 emittiert wird, angeregt wird und der weißes Licht emittiert; einen Reflektor 3, der das weiße Licht, das von dem Leuchtkörper 2 emittiert wird, nach vorne reflektiert; und eine asphärische Linse 4, die vor dem Reflektor 3 angeordnet ist, die diffuses weißes Licht, das von dem Reflektor 3 reflektiert wird, sammelt und die das weiße Licht nach vorne, also in Fahrtrichtung, abgibt.
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Bei diesem herkömmlichen laseroptischen System, das die im Vorhergehenden genannte Konstruktion aufweist, ist die Laserdiode 1 so ausgebildet, dass sie mit einem vorgegebenen Winkel a1 zu einer Referenzlinie L1 geneigt ist, welche senkrecht auf einer Einfallsoberfläche 2a des Leuchtkörpers 2 steht. Als solches, da die Laserdiode 1 so installiert ist, dass sie um den vorgegebenen Winkel a1 geneigt ist, ist ein Durchmesser a2 eines Laserstrahls, der in den Leuchtkörper 2 eintritt, groß. Ein großer Durchmesser a2 des Laserstrahls führt zu einem großen Austrittswinkel, welcher ein effektiver Abstrahlwinkel a3 des weißen Lichts ist, welches in Richtung hin zu dem Reflektor 3 abgestrahlt wird, nachdem es aus dem Leuchtkörper 2 austritt. Da der effektive Abstrahlwinkel a3 groß ist, ist auch ein Lichtveriustbereich a4, in dem weißes Licht aus dem Reflektor 3 austritt, also nicht auf den Reflektor 3 trifft, groß. Deshalb ist der gesamte optische Verlust des optischen Systems groß und die optische Effizienz ist daher gering.
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Es ist bevorzugt, dass der gesamte Laserstrahl, der von der Laserdiode 1 emittiert wird, in den Leuchtkörper 2 eintreten kann, um den optischen Verlust des laseroptischen Systems zu minimieren. Aus diesem Grund, wie bei der herkömmlichen Technik gezeigt, wenn die Laserdiode um ein vorgegebenen Winkel a1 geneigt ist und daher der Durchmesser a2 des Laserstrahls, der in den Leuchtkörper 2 eintritt, groß ist, muss auch eine Größe a5 des Leuchtkörpers 2 groß sein, damit der gesamte Laserstrahl, der von der Laserdiode 1 emittiert wird, aufgenommen werden kann. Deshalb ist das gesamte optische System groß, wodurch das Gewicht und die Produktionskosten desselben hoch sind und die Gestaltungsfreiheit gering ist.
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Es wird auf die Druckschriften
US 2005 / 0 105 301 A1 und
US 2014 / 0 022 512 A1 verwiesen, in welchen weitere verschiedene laseroptische Systeme für einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer beschrieben sind.
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US 2013 / 0 027 962 A1 offenbart eine Lichtquellenvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer und ein Fahrzeug.
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US 2012 / 0 206 931 A1 offenbart eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung.
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US 2013 / 0 201 708 A1 offenbart eine Licht-Projektionsvorrichtung und ein Lichtführungselement, welches in derselben verwendet wird.
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US 2012 / 0 063 157 A1 offenbart eine Beleuchtungsbefestigung.
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JP 2012 -
99 284 A offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Frontscheinwerfer für ein Fahrzeug, ein Beleuchtungssystem und ein Laserelement.
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US 2012 / 0 106 178 A1 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Laserelement.
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Die Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart sind, dienen lediglich zum Verbessem des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als ein Zugeständnis oder irgendeine Form von Anregung angesehen werden, dass diese Information den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der Probleme, die bei dem Stand der Technik auftreten, und/oder anderer Probleme gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein laseroptisches System für einen Scheinwerfer, beispielsweise einen Frontscheinwerfer, bereitzustellen, welches so ausgebildet ist, dass der Durchmesser eines Laserstrahls, der in einen Leuchtkörper eintritt, gering ist und so ein Austrittswinkel, das heißt ein effektiver Abstrahlwinkel, eines Laserstrahls, der aus dem Leuchtkörper in Richtung eines Reflektors austritt, nach dem Austreten aus dem Leuchtkörper gering ist, wodurch die optischen Verluste gering sind, wodurch die optische Effizienz besonders gut ist und insbesondere die Größe des optischen Systems gering sein kann. Dadurch ist es möglich, das Gewicht und die Produktionskosten des optischen Systems gering zu halten und eine große Gestaltungsfreiheit zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Erfindung ein laseroptisches System für einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer bereit, aufweisend: eine Laserdiode, die einen Laserstrahl erzeugt; einen Leuchtkörper, der von dem Laserstrahl angeregt wird und daraufhin, beispielsweise in Folge dessen, weißes Licht emittiert; einen Hauptreflektor, der das weiße Licht, das von dem Leuchtkörper emittiert wird, zu einer asphärischen Linse reflektiert, wobei die asphärische Linse das weiße Licht, das von dem Hauptreflektor reflektiert wurde, in die Lichtabstrahlrichtung des Fahrzeug-Frontscheinwerfers richtet; und eine Strahllinse, die mit einer dem Hauptreflektor und der Laserdiode zugewandten Oberfläche des Leuchtkörpers in unmittelbarem Kontakt ist, wobei der von der Laserdiode erzeugte Laserstrahl durch den Hauptreflektor hindurch gestrahlt wird und durch die Strahllinse auf das Leuchtelement trifft, wobei die Strahllinse den Laserstrahl, der durch die Strahllinse in den Leuchtkörper eindringt, fokussiert, und einen Abstrahlwinkel des weißen Lichts, das von dem Leuchtkörper durch die Strahllinse zum Hauptreflektor emittiert wird, reduziert, wobei die Laserdiode so ausgebildet ist, dass eine zentrale Achse der Laserdiode entlang einer Referenzlinie ausgerichtet ist, beispielsweise auf dieser liegt, wobei die Referenzlinie senkrecht auf einer Einfallsoberfläche des Leuchtkörpers steht und durch ein Zentrum, beispielsweise eine Mitte, oder einen zentralen, beispielsweise mittleren, Abschnitt des Leuchtkörpers und der Strahllinse verläuft.
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Der Durchmesser des Laserstrahls kann größer sein als ein Durchmesser des Laserstrahls, der in eine Linsenoberfläche der Strahllinse eintritt, und geringer sein als eine Größe des Hauptreflektors. Der Leuchtkörper und die Strahllinse können in einem Raum angeordnet sein, der von dem Hauptreflektor definiert, beispielsweise zumindest teilweise von dem Hauptreflektor umschlossen, ist und die Laserdiode kann außerhalb des Hauptreflektors, beispielsweise außerhalb des Raumes, angeordnet sein. Die Strahllinse kann eine asphärische Linse oder eine konvexe Linse aufweisen oder sein.
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Gemäß verschiedenen anderen Aspekten stellt die vorliegende Erfindung ein laseroptisches System für einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer bereit, aufweisend: eine Laserdiode, die einen Laserstrahl erzeugt; einen Leuchtkörper, der von dem Laserstrahl angeregt wird und daraufhin, beispielsweise in Folge dessen, weißes Licht emittiert; einen Hauptreflektor, der das weiße Licht, das von dem Leuchtkörper emittiert wird, zu einer asphärischen Linse reflektiert, wobei die asphärische Linse das weiße Licht, das von dem Hauptreflektor reflektiert wurde, in die Lichtabstrahlrichtung des Fahrzeug-Frontscheinwerfers richtet; eine Strahllinse, die mit einer dem Hauptreflektor und der Laserdiode zugewandten Oberfläche des Leuchtkörpers in unmittelbarem Kontakt ist, wobei der von der Laserdiode erzeugte Laserstrahl durch den Hauptreflektor hindurch gestrahlt wird und durch die Strahllinse auf das Leuchtelement trifft, wobei die Strahllinse den Laserstrahl, der durch die Strahllinse in den Leuchtkörper eintritt, fokussiert, und einen Abstrahlwinkel des weißen Lichts, das von dem Leuchtkörper durch die Strahllinse zum Hauptreflektor emittiert wird, reduziert; und einen Strahlreflektor, der den Laserstrahl, der von der Laserdiode emittiert wird, in Richtung hin zu der Strahllinse reflektiert, worauf der reflektierte Laserstrahl dann durch den Hauptreflektor hindurch tritt, wobei ein Pfad des Laserstrahls, der von dem Strahlreflektor reflektiert wird, entlang einer Referenzlinie ausgerichtet ist, beispielsweise auf dieser liegt, wobei die Referenzlinie senkrecht auf einer Einfallsoberfläche des Leuchtkörpers steht und durch ein Zentrum oder einen zentralen Abschnitt des Leuchtkörpers und der Strahllinse verläuft.
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Der Leuchtkörper und die Strahllinse können in einem Raum angeordnet sein, der von dem Hauptreflektor definiert, beispielsweise zumindest teilweise von dem Hauptreflektor umschlossen, ist, und die Laserdiode und der Strahlreflektor können außerhalb des Hauptreflektors, beispielsweise außerhalb des Raumes, angeordnet sein. Der Strahlreflektor kann einen Spiegel aufweisen.
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Ein laseroptisches System für einen Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, dass ein Pfad, entlang dessen ein Laserstrahl, der von einer Laserdiode emittiert wird, verläuft, an einer Bezugslinie ausgerichtet ist, welche senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Einfallsfläche eines Leuchtkörpers ausgerichtet ist und durch das Zentrum oder den zentralen Abschnitt des Leuchtkörpers verläuft. Mit Hilfe einer derartigen Konfiguration können die optischen Verluste des optischen Systems gering sein, wodurch die optische Effizienz des optischen Systems besonders hoch sein kann. Darüber hinaus, da die Größe des Leuchtkörpers sehr gering sein kann, können auch die Größe, das Gewicht und die Produktionskosten des optischen Systems gering sein und die gestalterische Freiheit kann besonders groß sein.
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Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche offensichtlich werden anhand der oder in größerem Detail fortgesetzt sind in den beigefügten Zeichnungen, welche hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu eriäutem.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die im Vorhergehenden genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen zeigen:
- 1 und 2 Ansichten, die ein herkömmliches laseroptisches System für einen Scheinwerfer darstellen;
- 3 und 4 Ansichten, die ein beispielhaftes laseroptisches System für einen Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
- 5 eine Ansicht, die ein weiteres beispielhaftes laseroptisches System für einen Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und nachfolgend beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu beabsichtigt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in den Geist und den Umfang der Erfindung eingeschlossen werden können, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, weist ein laseroptisches System für einen Fahrzeug-Frontscheinwerfer gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: eine Laserdiode 10, welche einen Laserstrahl erzeugt, wie beispielsweise einen Laserstrahl eines blauen Wellenlängenbandes (typischerweise ein schmales Wellenlängenband von ungefähr 450 nm); einen Leuchtkörper 20, beispielsweise einen fluoreszierenden Körper, welcher auf den Laserstrahl reagiert, beispielsweise von diesem angeregt wird, und weißes Licht emittiert; einen Hauptreflektor 30, welcher das weiße Licht, das von dem Leuchtkörper 20 emittiert wird, zu einer asphärischen Linsen 40 reflektiert, wobei die asphärische Linse 40, die vor dem Hauptreflektor 30 angeordnet ist, das weiße, beispielsweise diffuse, Licht, das von dem Hauptreflektor 30 reflektiert wurde, sammelt und dann das weiße Licht in die Lichtabstrahlrichtung des Fahrzeug-Frontscheinwerfers abgibt; und eine Strahllinse 50, welche mit einer dem Hauptreflektor 30 und der Laserdiode 10 zugewandten Oberfläche des Leuchtkörpers 20 in unmittelbarem Kontakt ist, wobei der von der Laserdiode 10 erzeugte Laserstrahl durch den Hauptreflektor 30 hindurch gestrahlt wird und durch die Strahllinse 50 auf das Leuchtelement 20 trifft, wobei die Strahllinse 50 den Laserstrahl, der durch die Strahllinse 50 in den Leuchtkörper 20 eintritt, fokussiert und einen Abstrahlwinkel des weißen Lichts, das von dem Leuchtkörper 20 durch die Strahllinse 50 zum Hauptreflektor 30 emittiert wird und das aus dem Leuchtkörper 20 austritt, reduziert. Die Laserdiode 10 ist so ausgebildet, dass eine zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang einer Bezugslinie L3 ausgerichtet ist, welche senkrecht auf einer Einfallsoberfläche 21 des Leuchtkörpers 20 ausgerichtet ist und durch das Zentrum, beispielsweise die Mitte, oder den zentralen, beispielsweise mittleren, Abschnitt des Leuchtkörpers 20 und der Strahllinse verläuft.
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Der Leuchtkörper 20, der Hauptreflektor 30 und die Strahllinse 50 sind in einem Gehäuse 60 des optischen Systems angeordnet. Die asphärische Linse 40 ist in dem Gehäuse 60 mittels eines Halters vor dem Hauptreflektor 30 angeordnet. Der Hauptreflektor 30 hat einen bogenförmigen Querschnitt. Der Leuchtkörper 20 und die Strahllinse 50 sind in einem Raum angeordnet, der von dem Hauptreflektor 30 definiert, beispielsweise zumindest teilweise von dem Hauptreflektor 30 umgeben, ist. Die Laserdiode 10 ist außerhalb des Hauptreflektors 30, beispielsweise außerhalb des Raumes, angeordnet.
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Das laseroptische System gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein PCB (printed circuit board), beispielsweise eine Leiterplatte, welches die Stromzufuhr zu der Laserdiode 10 steuert, und eine Wärmesenke, welche die Hitze von der Laserdiode 10 und dem Leuchtkörper 20 abführt, aufweisen.
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Vorzugsweise ist bei einigen Ausführungsformen ein Durchmesser D1 der Strahllinse 50 größer als ein Durchmesser D2 des Laserstrahls bei seinem Eintritt in eine Linsenoberfläche 51 der Strahllinse 50. Der Grund dafür ist, zu erreichen, dass der gesamte oder zumindest im Wesentlichen der gesamte Laserstrahl, der von der Laserdiode 10 emittiert wird, ohne Verluste in die Strahllinse 50 eintritt, wodurch die optischen Verluste gering sind, während die optische Effizienz hoch ist.
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Darüber hinaus ist der Durchmesser D1 der Strahllinse 50 vorzugsweise kleiner als die Größe des Hauptreflektors 30. Der Grund dafür ist, dass das Zentrum der Strahllinse 50 (und/oder das Zentrum des Leuchtkörpers 20) an einem Fokuspunkt des Hauptreflektors 30 angeordnet ist und es daher nicht nötig ist, den Durchmesser D1 der Strahllinse 50 größer zu machen als den Fokusabstand (focal distance) des Hauptreflektors 30.
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Die Strahllinse 50 fokussiert den einfallenden Laserstrahl und bricht den Strahl, um zu ermöglichen, dass dieser in den Leuchtkörper 20 eintritt. Bei einigen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass eine asphärische Linse oder eine konvexe Linse als Strahllinse 50 verwendet wird, um den Abstrahlwinkel des weißen Lichts zu reduzieren, das zu dem Hauptreflektor 30 abgestrahlt wird, nachdem das weiße Licht mittels des Leuchtkörpers 20 erzeugt wurde, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Wie im Vorhergehenden beschrieben, ist bei dem laseroptischen System gemäß derartigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Laserdiode 10 so angeordnet, dass die zentrale Achse der Laseriode 10 entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist, welche senkrecht auf der Einfallsoberfläche 21 des Leuchtkörpers 20 steht und durch das Zentrum, beispielsweise die Mitte, des Leuchtkörpers 20 und der Strahllinse 50 verläuft. Daher kann, wenn die Laserdiode 10 so angeordnet ist, dass die zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist, der Durchmesser D2 des Laserstrahls, welcher in die Linsenoberfläche 51 der Strahllinse 50 eintritt, deutlich reduziert werden, verglichen mit dem Durchmesser bei der herkömmlichen Technik (a2 > D2).
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Die Strahllinse 50 gemäß der vorliegenden Erfindung fokussiert den Laserstrahl, welcher in die Strahllinse 50 durch die Linsenoberfläche 51 eintritt und beugt und/oder bricht dann den Laserstrahl, um so zu ermöglichen, dass der Laserstrahl in den Leuchtkörper 20 eintritt. Mittels der Strahllinse 50 kann der Durchmesser des Laserstrahls, welcher in den Leuchtkörper 20 eintritt, deutlich reduziert werden.
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Des Weiteren bewirkt die Strahllinse 50 auch eine Verringerung des Austrittswinkels, das heißt des effektiven Abstrahlwinkels b1 des weißen Lichts, wenn der Laserstrahl, der durch die Strahllinse 50 eingetreten ist, in Richtung hin zu dem Hauptreflektor 30 abgestrahlt wird, nachdem er den Leuchtkörper 20 verlässt (a3 > b1). Dadurch kann, wenn der effektive Abstrahlwinkel b1 verglichen mit dem bei der herkömmlichen Technik reduziert ist, ein Lichtveriustbereich b2, in dem das weiße Licht nicht auf den Hauptreflektor 30 abgestrahlt wird, deutlich reduziert werden. Dadurch kann der optische Verlust des gesamten optischen Systems verringert werden und die optische Effizienz des optischen Systems kann deutlich verbessert werden.
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Zusätzlich, wenn der effektive Abstrahlwinkel b1 des weißen Lichts, das von dem Hauptreflektor 30 reflektiert wird, reduziert werden kann, kann die Lichtmenge pro Flächeneinheit vergrößert werden. Dadurch kann die Helligkeit des optischen Systems deutlich verbessert werden.
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Darüber hinaus, wenn die Laserdiode 10 so angeordnet ist, dass die zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist, insbesondere wenn die Strahllinse 50 auf der Vorderseite des Leuchtkörpers 20 so angeordnet ist, dass der Durchmesser des Laserstrahls, der in den Leuchtkörper 20 eintritt, reduziert wird, kann die Größe b3 des Leuchtkörpers 20 deutlich reduziert werden verglichen mit der bei der herkömmlichen Technik (a5 > b3). Dadurch kann die Größe des gesamten optischen Systems reduziert werden, wodurch es möglich wird, das Gewicht und die Produktionskosten des Systems zu reduzieren und die Gestaltungsfreiheit zu erhöhen.
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5 zeigt ein laseroptisches System für einen Scheinwerfer gemäß verschiedener anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das laseroptische System gemäß derartigen Ausführungsformen weist auf: eine Laserdiode 10, welche einen Laserstrahl erzeugt; einen Leuchtkörper 20, welcher von dem Laserstrahl angeregt wird, beispielsweise darauf reagiert, und weißes Licht emittiert; ein Hauptreflektor 30, der das weiße Licht, welches von dem Leuchtkörper 20 emittiert wird, nach vorne reflektiert; eine asphärische Linse 40, welche das weiße Licht, das von dem Hauptreflektor 30 reflektiert wird, nach vorne richtet; eine Strahllinse 50, die auf einer vorderen Oberseite des Leuchtkörpers 20 angeordnet ist, die den Laserstrahl, der in den Leuchtkörper 20 eintritt, fokussiert, und die einen Abstrahlwinkel des weißen Lichts reduziert, das von dem Leuchtkörper 20 emittiert wird; und einen Strahlreflektor 70, welcher einen Laserstrahl, der von der Laserdiode 10 emittiert wird, in Richtung hin zu der Strahllinse 50 reflektiert. Ein Pfad c1 des Laserstrahls, der mittels des Strahlreflektors 70 reflektiert wird, ist entlang einer Referenzlinie L3 ausgerichtet, welche senkrecht auf einer Einfallsoberfläche 21 des Leuchtkörpers 20 steht und welche durch das Zentrum, beispielsweise die Mitte, des Leuchtkörpers 20 verläuft.
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Das heißt, das laseroptische System, das in 5 gezeigt ist, hat eine Konfiguration, bei der der Strahlreflektor 70 zu dem laseroptischen System gemäß den 3 und 4 hinzugefügt ist und bei der der Pfad c1, entlang dessen der Laserstrahl mittels des Strahlreflektors 70 reflektiert wird und verläuft, entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist. Bei einer derartigen Konfiguration kann die Laserdiode 10 an einer anderen Position angeordnet werden, als an der, an der die zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist. Dadurch kann die Gestaltungsfreiheit des optischen Systems weiter verbessert werden.
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Die Konstruktion des Leuchtkörpers 20, des Hauptreflektors 30, der asphärischen Linse 40 und der Strahllinse 50 sind die gleichen wie die des laseroptischen Systems gemäß den 3 und 4 und deshalb wird deren Erläuterung weggelassen.
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Bei dieser Ausführungsform sind der Leuchtkörper 20 und die Strahllinse 50 in einem Raum angeordnet, der von dem Hauptreflektor 30 definiert, beispielsweise von dem Hauptreflektor zumindest teilweise umgeben, ist und die Laserdiode 10 und der Strahlreflektor 70 sind außerhalb des Hauptreflektors 30 angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Strahlreflektor 70 an dem Gehäuse 60 befestigt ist. Sofern nötig kann ein separater Aktuator verwendet werden, um die Orientierung des Strahlreflektors 70 anzupassen.
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Um die Effizienz beim Reflektieren des Laserstrahls zu erhöhen, kann ein Spiegel als der Strahlreflektor 70 verwendet werden. Alternativ kann der Strahlreflektor 70 so ausgebildet sein, dass ein reflektiver Film an einer Oberfläche desselben angeordnet ist.
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Bei einigen Beispielen, die nicht vom beanspruchten Gegenstand der Erfindung umfasst ist, aber zum Verständnis der Lehre der Erfindung dient, kann ein laseroptisches System für einen Scheinwerfer so ausgebildet sein, dass es die gleiche oder ähnliche Konstruktion hat, wie das gemäß 3, aber nicht die Strahllinse 50 aufweist. In anderen Worten weist das laseroptische System gemäß diesem Beispiel auf: eine Laserdiode 10, welche einen Laserstrahl erzeugt; einen Leuchtkörper 20, welcher von dem Laserstrahl angeregt wird, beispielsweise auf diesen reagiert, und weißes Licht emittiert; einen Hauptreflektor 30, der das weiße Licht, das von dem Leuchtkörper 20 emittiert wird, zu einer asphärischen Linse reflektiert; wobei die asphärische Linse 40, vor dem Hauptreflektor 30 angeordnet ist. Die Laserdiode 10 ist so ausgebildet, dass eine zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang einer Referenzlinie L3 ausgerichtet ist, welche senkrecht auf einer Einfalloberfläche 21 des Leuchtkörpers 20 steht und durch das Zentrum oder den zentralen Abschnitt der Leuchtkörpers 20 verläuft.
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Wie im Vorhergehenden beschrieben, hat das laseroptische System gemäß derartiger Beispielen die gleiche oder ähnliche Konstruktion, wie die gemäß 3, bis auf die Strahllinse 50, welche den Laserstrahl, der von der Laserdiode 10 emittiert wird, fokussiert, und bricht oder beugt, um zu ermöglichen, dass dieser in den Leuchtkörper 20 eintritt, und welche in der Lage ist, den Abstrahlwinkel des weißen Lichts, das zu dem Hauptreflektor 30 emittiert wird, zu reduzieren, und welche entfernt ist. Auch wenn die Strahllinse 50 nicht vorhanden ist, da die Laserdiode 10 so angeordnet ist, dass die zentrale Achse der Laserdiode 10 entlang der Bezugslinie L3 ausgerichtet ist, können die Vorteile des laseroptischen Systems gemäß den Ausführungsformen, die in den 3 und 4 dargestellt sind, bereitgestellt werden. In anderen Worten, verglichen mit dem herkömmlichen optischen System, das in die 1 und 2 gezeigt ist, kann das optische System gemäß derartiger Beispiele nicht nur den Durchmesser des Laserstrahls reduzieren, der in den Leuchtkörper 20 eintritt, sondern auch einen Austrittswinkel, das heißt einen effektiven Abstrahlwinkel b1, des weißen Lichts, wenn der Laserstrahl in Richtung hin zu dem Hauptreflektor 30 emittiert wird, nachdem er aus dem Leuchtkörper 20 austritt. Dadurch können die optischen Verluste des gesamten optischen Systems minimiert werden und die optische Effizienz des optischen Systems kann deutlich verbessert werden, und zwar auf die gleiche Weise, wie in den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4.
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Darüber hinaus kann verglichen mit dem herkömmlichen optischen System die Größe b3 des Leuchtkörpers 20 deutlich reduziert werden. Deshalb können die Größe, das Gewicht und die Herstellungskosten des optischen Systems reduziert werden und eine Gestaltungsfreiheit desselben kann verbessert werden.
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Zur einfachen Erläuterung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen werden Begriffe „innen“ oder „außen“ usw. verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu deren Positionen, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben.
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Die vorstehende Beschreibung der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung präsentiert. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf diese präzisen offenbarten Ausführungsformen zu beschränken. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um andere Fachmänner auf diesem Gebiet in die Lage zu versetzen, die beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszubilden und zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche definiert ist, die hieran angehängt sind.
