DE102014118403A1

DE102014118403A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102014118403A1
Application number: DE102014118403.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brückner; Markus Heinrich; Stefan Eberhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (1), umfassend ein Gehäuse (3), innerhalb dessen zumindest eine Laserlichtquelle (2), die thermisch mit einem Kühlkörper (4) gekoppelt ist, ein optisches Konversionsmittel (5), das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es mit Laserlicht (20) der Laserlichtquelle (2) beaufschlagbar ist und zur Emission von Licht in einem sichtbaren Spektralbereich anregbar ist, sowie ein optisches Abbildungsmittel, welches dazu ausgebildet ist, das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte Licht in eine Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) zu lenken, untergebracht sind, und eine Abdeckscheibe (7), die das Gehäuse (3) zu einer Sichtseite des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) abschließt und zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, so dass das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte und sich entlang der Hauptausbreitungsrichtung (z) ausbreitende Licht durch die Abdeckscheibe (7) transmittiert werden kann, wobei der Kühlkörper (4) im Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) derart angeordnet ist, dass er eine Außenfläche des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein Gehäuse, innerhalb dessen zumindest eine Laserlichtquelle, die thermisch mit einem Kühlkörper gekoppelt ist, ein optisches Konversionsmittel, das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es mit Laserlicht der Laserlichtquelle beaufschlagbar ist und zur Emission von Licht in einem sichtbaren Spektralbereich anregbar ist, sowie ein optisches Abbildungsmittel, welches dazu ausgebildet ist, das von dem optischen Konversionsmittel emittierte Licht in eine Hauptausbreitungsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers zu lenken, untergebracht sind, und eine Abdeckscheibe, die das Gehäuse zu einer Sichtseite des Kraftfahrzeugscheinwerfers abschließt und zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, so dass das von dem optischen Konversionsmittel emittierte und sich entlang der Hauptausbreitungsrichtung ausbreitende Licht durch die Abdeckscheibe transmittiert werden kann.
Als Leuchtmittel kamen in Kraftfahrzeugscheinwerfern bis vor wenigen Jahren nur Halogenlampen oder Gasentladungslampen zum Einsatz. Neuere Entwicklungen von Kraftfahrzeugscheinwerfern lassen zunehmend die Tendenz erkennen, Leuchtdioden als Leuchtmittel zu verwenden. Leuchtdioden zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer und eine hohe Leuchtdichte bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch aus. Aus dem Stand der Technik ist es ferner bereits bekannt, Laserlichtquellen als Leuchtmittel in Kraftfahrzeugscheinwerfern einzusetzen. Laserlichtquellen zeichnen sich ebenfalls durch einen geringen Energieverbrauch und Platzbedarf aus, so dass Kraftfahrzeugscheinwerfer mit Laserlichtquellen als Leuchtmittel relativ kompakt ausgeführt werden können. Laserlichtquellen haben die Eigenschaft, dass sie das von ihnen emittierte Laserlicht mit hoher Intensität räumlich sehr stark bündeln. Daher müssen bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeugscheinwerfers geeignete Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, dass ein Betrachter unmittelbar in die Laserlichtquelle blicken kann und dabei unter Umständen seine Augen schädigt. Um das von einer Laserlichtquelle emittierte, im Wesentlichen monochromatische Laserlicht in der Scheinwerferanwendung für Ausleuchtungszwecke nutzen zu können, ist innerhalb des Gehäuses des Kraftfahrzeugscheinwerfers ein optisches Konversionsmittel so angeordnet, dass es mit dem Laserlicht beaufschlagt werden kann. Das optische Konversionsmittel ist so ausgebildet, dass es in Verbindung mit dem Laserlicht zur Emission von Licht im sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich – vorzugsweise von weißem Licht – angeregt werden kann. Das optische Konversionsmittel kann zum Beispiel aus einer Phosphor-Verbindung bestehen.
Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art mit einer Laserlichtquelle als Leuchtmittel sind zum Beispiel aus der WO 2013/134803 A1 sowie aus der WO 2013/134804 A1 bekannt. Diese Kraftfahrzeugscheinwerfer weisen eine Laserlichtquelle auf, die während des Betriebs Laserlicht emittiert, welches auf ein optisches Konversionsmittel trifft und dieses zur Emission von Licht im sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich anregt. Das von dem optischen Konversionsmittel emittierte Licht trifft auf ein Reflektormittel, an dem es derart reflektiert wird, dass es in der gewünschten Hauptausbreitungsrichtung durch die Abdeckscheibe des Kraftfahrzeugscheinwerfers transmittiert werden kann und zur Beleuchtung der Umgebung verwendet werden kann. Zum Abführen der während des Betriebs der Laserlichtquelle generierten Wärme sind ein Kühlkörper und eine diesem zugeordnete aktive Lüftungsvorrichtung vorgesehen. Die Lüftungsvorrichtung, die beispielsweise eine Ventilationsvorrichtung sein kann, ist dazu eingerichtet, dem Kühlkörper während des Betriebs der Laserlichtquelle Kühlluft zuzuführen sowie erwärmte Luft vom Kühlkörper abzuführen. Bei einem Defekt der Lüftungsvorrichtung besteht unter Umständen das Problem, dass dem Kühlkörper nicht in einem ausreichenden Maße Kühlluft zur Verfügung gestellt werden kann. Durch eine unzureichende Kühlung kann die Laserlichtquelle unter Umständen überhitzen und dadurch beschädigt werden.
Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der ein verbessertes Wärmemanagement und damit eine höhere Betriebssicherheit aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugscheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkörper im Kraftfahrzeugscheinwerfer derart angeordnet ist, dass er eine Außenfläche des Kraftfahrzeugscheinwerfers bildet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der zur Kühlung der Laserlichtquelle vorgesehene Kühlkörper von einem Luftstrom der Umgebungsluft beaufschlagt und dadurch effizient gekühlt werden kann. Dabei ist eine direkte Wärmeabgabe an die Umgebungsluft möglich, so dass in vorteilhafter Weise auf eine zusätzliche aktive Lüftungsvorrichtung für den Kühlkörper verzichtet werden kann. Im Ergebnis wird dadurch die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugscheinwerfers erhöht, da eine Überhitzung des Kühlkörpers und damit auch der Laserlichtquelle, die im Stand der Technik bei einem Defekt der Lüftungsvorrichtung auftreten kann, wirksam vermieden werden kann. Der Kühlkörper kann gemäß vorteilhaften Ausführungsformen zumindest abschnittsweise nach außen aus dem Gehäuse herausragen oder bündig unter Durchstoßung der Abdeckscheibe mit dem Gehäuse abschließen.
Dadurch, dass der Kühlkörper vorzugsweise in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugscheinwerfers, der so genannten Schweinwerferspitze, angeordnet ist, entsteht während des Betriebs der Laserlichtquelle Wärme, die an der bislang kältesten und für eine Betauung empfindlichsten Position des Kraftfahrzeugscheinwerfers über den Kühlkörper abgeführt wird. Dadurch ergibt sich als weiterer positiver Effekt eine erheblich geringere Betauungsneigung. Durch die effiziente Wärmeabfuhr auf Grund des verbesserten Wärmemanagements ergeben sich auch für übrige Bauteilkomponenten, die innerhalb des Gehäuses des Kraftfahrzeugscheinwerfers angeordnet sind, niedrigere Umgebungs- beziehungsweise Betriebstemperaturen, die sich ebenfalls positiv auf die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugscheinwerfers auswirken. Als optisches Konversionsmittel können ganz allgemein sämtliche Materialien verwendet werden, die dazu in der Lage sind, das im Wesentlichen monochromatische Laserlicht der Laserlichtquelle, die vorzugsweise eine oder mehrere Laserdioden umfasst, in für die Scheinwerferanwendung nutzbares Licht anderer Wellenlängen zu wandeln. Um zu verhindern, dass ein Betrachter unmittelbar in die Laserlichtquelle des Kraftfahrzeugscheinwerfers blicken kann, wird in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Laserlichtquelle in der Hauptausbreitungsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers vor dem optischen Konversionsmittel so angeordnet ist, dass sie das Laserlicht entgegen der Hauptausbreitungsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers emittiert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass das Laserlicht zum Beispiel im Falle einer Beschädigung oder eines anderweitigen Defekts des Kraftfahrzeugscheinwerfers direkt in die Umgebung emittiert werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise insbesondere eine Gefährdung von Passanten oder anderen Verkehrsteilnehmern durch die von der Laserlichtquelle emittierte Laserstrahlung verhindert werden.
Um die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugscheinwerfers weiter zu erhöhen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer ein optisches Sensormittel umfasst, welches mit der Laserlichtquelle mittelbar oder unmittelbar gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, das von dem optischen Konversionsmittel emittierte Licht zu erfassen und die Laserlichtquelle in einem Betriebszustand, in der die Laserlichtquelle aktiviert ist, aber kein Licht von dem optischen Konversionsmittel emittiert wird, zu deaktivieren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer zumindest ein Spiegelmittel aufweist, das zwischen der Laserlichtquelle und dem optischen Konversionsmittel so angeordnet ist, dass es das von der Laserlichtquelle emittierte Laserlicht zumindest teilweise in Richtung des optischen Konversionsmittels reflektieren kann. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, das optische Konversionsmittel besser in Bezug auf das optische Abbildungsmittel auszurichten.
Der Kühlkörper kann vorteilhaft stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein oder alternativ mit dem Gehäuse formschlüssig verbunden sein. Gemäß einer in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Kühlkörper mindestens einen Verbindungsabschnitt umfassen, der von dem Gehäuse umspritzt ist. Dadurch wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper geschaffen, so dass das Gehäuse und der Kühlkörper eine bauliche Einheit bilden. Eine stoffschlüssige Verbindung kann alternativ auch durch Verkleben des Kühlkörpers mit dem Gehäuse erreicht werden.
Um dem Kraftfahrzeugscheinwerfer ein optisch stimmiges Erscheinungsbild zu verleihen, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Kühlkörper eine Außenfläche aufweist, die so geformt ist, dass sie flächenbündig mit der Abdeckscheibe abschließt.
Um einen sicheren Halt der Abdeckscheibe an dem Kühlkörper zu erreichen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Kühlkörper eine Aufnahmenut umfasst, in die ein unterer Rand oder ein Verbindungsabschnitt der Abdeckscheibe eingesetzt ist. Vorzugsweise kann der untere Rand der Abdeckscheibe beziehungsweise der Verbindungsabschnitt der Abdeckscheibe mittels einer Klebeverbindung in der Aufnahmenut gehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Variante besteht die Möglichkeit, dass in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts hinter der Laserlichtquelle ein Lichtleitmittel angeordnet ist, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht Laserspeckle erzeugen kann. Das Lichtleitmittel kann vorzugsweise rohrförmig ausgebildet sein und aus Glas oder einem transparenten Kunststoff (zum Beispiel aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat) hergestellt sein. Andere Formgestaltungen des Lichtleitmittels sind ebenfalls möglich. Ebenso ist eine Ausführung des Lichtleitmittels aus anderen, mindestens teilweise transparenten Materialien möglich.
Vorzugsweise kann das optische Abbildungsmittel zumindest ein Reflektormittel und/oder zumindest ein Linsenmittel umfassen. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Laserlichtquelle zum optischen Konversionselement beziehungsweise der Laserlichtquelle relativ zum optional vorgesehenen Spiegelmittel und dem optischen Konversionselement und in Abhängigkeit von der Ausrichtung des optischen Abbildungsmittels, das insbesondere das Reflektormittel und/oder das Linsenmittel umfassen kann, können unterschiedliche Lichtverteilungen realisiert werden. Dadurch, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Laserlichtquelle aufweist, die das Laserlicht gerichtet und mit hoher Intensität emittiert, kann das Reflektormittel sehr kompakt und mit relativ kleinen Reflektorflächen ausgeführt werden, wobei dennoch hohe Lichtintensitäten in der Umgebung erzielt werden können.
Die Änderung der Lichtverteilung durch Bewegung des optischen Abbildungsmittels kann beispielsweise auch durch Linsenmittel erfolgen.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner dadurch gelöst, dass der Kühlkörper im Bereich der Scheinwerferspitze direkt hinter der Abdeckscheibe angeordnet ist. Hierdurch können für den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer bereits vorhandene Bauteile, beispielsweise Gehäuse und Abdeckscheibe, ohne Änderungen übernommen werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
1 einen Längsschnitt durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,
2 eine Einzelheit, die eine Verbindung eines Kühlkörpers für eine Laserlichtquelle mit einem Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers veranschaulicht,
3 eine Einzelheit, die eine Verbindung des Kühlkörpers mit einer Abschlussscheibe des Kraftfahrzeugscheinwerfers zeigt,
4 einen Längsschnitt durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
Unter Bezugnahme auf 1 soll nachfolgend der Aufbau eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 1, der gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, näher erläutert werden. Da einem Fachmann der grundlegende Aufbau eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 bekannt ist, sollen an dieser Stelle nur die für das Verständnis der Erfindung relevanten Merkmale des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 näher erläutert werden.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 umfasst eine Laserlichtquelle 2 und ein Gehäuse 3, innerhalb dessen die Laserlichtquelle 2 untergebracht ist. Das Gehäuse 3 ist in bekannter Weise auf einer Sichtseite des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 mittels einer Abdeckscheibe 7, die zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, abgeschlossen. Die Laserlichtquelle 2 kann zum Beispiel eine einzelne Laserdiode oder auch mehrere Laserdioden, die insbesondere in Form eines Laserdioden-Arrays vorliegen können, umfassen.
Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein optisches Konversionsmittel 5 so angeordnet, dass es mit dem von der Laserlichtquelle 2 emittierten Laserlicht 20 beaufschlagt werden kann. Das optische Konversionsmittel 5 ist so ausgebildet, dass es von dem Laserlicht 20 zur Emission von Licht im sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich – vorzugsweise von weißem Licht – angeregt werden kann. Als optisches Konversionsmittel 5 können ganz allgemein sämtliche Materialien verwendet werden, die in Verbindung mit dem Laserlicht dazu in der Lage sind, das im Wesentlichen monochromatische Laserlicht 20 in für die Scheinwerferanwendung nutzbares Licht anderer Wellenlängen zu wandeln. Die Elektronen des Werkstoffs, aus dem das optische Konversionsmittel 5 hergestellt ist, werden von dem Laserlicht 20 in höhere Energieniveaus angeregt. Bei der Abregung – das heißt, bei einem Übergang der Elektronen in ein niedrigeres Energieniveau – werden Photonen mit einer sich aus der Differenz der Energieniveaus ergebenden Wellenlänge emittiert. Vorzugsweise kommt es dabei zu einer Überlagerung einer Vielzahl von Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich, so dass das optische Konversionsmittel 5 das im Wesentlichen monochromatische Laserlicht 20 in weißes Licht wandelt, welches für die Scheinwerferanwendung nutzbar ist. Entsprechend ist die Laserlichtquelle 2 so gewählt, dass sie Laserlicht 20 mit einer Wellenlänge emittieren kann, die für die Anregung des optischen Konversionsmittels 5 geeignet ist.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Laserlichtquelle 2 in der Nähe eines unteren Bereichs des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1, der häufig auch als Scheinwerferspitze bezeichnet wird, angeordnet und so ausgerichtet, dass sie das Laserlicht 20 unter einem spitzen Winkel entgegengesetzt zu einer Hauptausbreitungsrichtung z des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 emittiert. Durch eine Anordnung der Laserlichtquelle 2 in Hauptausbreitungsrichtung z vor dem optischen Konversionsmittel 5 und durch die Wahl des Abstrahlwinkels des Laserlichts 20 relativ zur Hauptausbreitungsrichtung z kann verhindert werden, dass ein Betrachter unmittelbar in die Laserlichtquelle 2 blicken kann und dadurch unter Umständen seine Augenschädigt. Die Laserlichtemission bleibt aber für einen Betrachter grundsätzlich sichtbar. Da sich die Emissionsrichtung des Laserlichts 20 entgegengesetzt zur Hauptausbreitungsrichtung z erstreckt, kann auch im Falle eines Defekts oder einer Beschädigung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 verhindert werden, dass sich das Laserlicht 20 direkt in die Umgebung ausbreiten kann und dadurch zum Beispiel Passanten oder andere Verkehrsteilnehmer gefährdet. Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 vorzugsweise ein hier nicht explizit dargestelltes optisches Sensormittel auf, das innerhalb des Gehäuses 3 untergebracht ist. Das optische Sensormittel ist mit der Laserlichtquelle 2 mittelbar oder unmittelbar gekoppelt und dazu ausgebildet, die Laserlichtquelle 2 in einem Betriebszustand zu deaktivieren, wenn bei aktivierter Laserlichtquelle 2 kein Laserlicht 20 auf dem optischen Konversionsmittel 5 detektiert werden kann.
Dadurch, dass die Laserlichtquelle 2 im unteren Bereich des Gehäuses 3 in der Scheinwerferspitze angeordnet ist und das Laserlicht 20 in der zur Hauptausbreitungsrichtung z entgegengesetzten Richtung abstrahlt, ist die Lichtemission für einen Betrachter von außen zwar erkennbar, aber auf Grund der für die Augensicherheit getroffenen Maßnahmen ungefährlich. Ein direkter Blick in die Laserlichtquelle 2 ist nicht möglich.
Um den für einen Betrachter wahrnehmbaren Leuchteffekt der Laserlichtquelle 2 weiter zu verstärken, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein vorwiegend rohrförmig ausgebildetes Lichtleitmittel 8 in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts 20 unmittelbar hinter der Laserlichtquelle 2 angeordnet. Das Lichtleitmittel 8 ist vorzugsweise aus Glas oder einem mindestens teilweise transparenten Kunststoff hergestellt und weist eine gewisse optische Rauheit (also zumindest eine mikroskopische Rauheit in der Größenordnung des von der Laserlichtquelle 2 emittierten Laserlichts 20) auf. Diese optische Rauheit führt dazu, dass bei der Durchstrahlung des Lichtleitmittels 8 mit dem Laserlicht 20 sichtbare Laserspeckle entstehen. Dadurch wird erreicht, dass die Laserlichtquelle 20 während des Betriebs für einen Betrachter deutlich als solche erkennbar ist. Innerhalb des Gehäuses 3 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 ist ferner ein Reflektormittel 6 angeordnet, welches dem optischen Konversionsmittel 5 zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des von dem optischen Konversionsmittel 5 emittierten Lichts so zu reflektieren, dass es sich in der Hauptausbreitungsrichtung z ausbreiten kann und durch die Abdeckscheibe 7 des Gehäuses 3 nach außen in die Umgebung transmittiert werden kann. Das Reflektormittel 6 kann auf ganz unterschiedliche, dem Fachmann grundsätzlich bekannte Weise ausgeführt sein. Dabei kann eine gezielte Anpassung der Form des Reflektormittels 6 beziehungsweise der geometrischen Form der Reflexionsflächen des Reflektormittels 6 an die lichttechnischen Anforderungen und/oder Bauraumvorgaben vorgenommen werden. Zum Beispiel können die Reflexionsflächen des Reflektormittels 6 paraboloidförmig oder halbkugelförmig ausgebildet sein. Alternativ können die Reflexionsflächen auch als Freiformflächen ausgeführt sein. Vorzugsweise ist das Reflektormittel 6 bewegbar – insbesondere um mindestens eine Schwenkachse schwenkbar oder verschiebbar entlang der Hauptausbreitungsrichtung z – ausgeführt, so dass Änderungen der Lichtverteilung oder Anpassungen an den Straßenverlauf auf einfache Weise vorgenommen werden können.
Gemäß einer hier nicht explizit dargestellten Weiterbildung besteht die Möglichkeit, ein zusätzliches Spiegelmittel in den optischen Strahlengang des Laserlichts 20 einzubringen und so anzuordnen, dass das Laserlicht 20 zunächst auf das Spiegelmittel trifft. Das Spiegelmittel ist so ausgerichtet, dass das Laserlicht 20 derart reflektiert wird, dass es anschließend auf das optische Konversionsmittel 5 trifft und dieses in der oben beschriebenen Weise anregt.
Zur Vereinfachung der Montage des Reflektormittels 6 und des optischen Konversionsmittels 5 können diese beiden Bauteile (und das optional vorgesehene Spiegelmittel) vorzugsweise eine bauliche Einheit bilden. Dadurch können zum Beispiel aufwändige Justagen des Reflektormittels 6, des optischen Konversionsmittels 5 sowie des optional vorgesehenen Spiegelmittels vermieden werden.
Um die während des Betriebs der Laserlichtquelle 2 entstehende Wärmeenergie abführen zu können, ist die Laserlichtquelle 2 thermisch an einen Kühlkörper 4 angekoppelt. Der Kühlkörper 4 ist aus einem wärmeleitenden Material, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, hergestellt und kann zur Erhöhung der Kühlleistung optional eine Anzahl von Kühlrippen aufweisen. Der Kühlkörper 4 bildet eine Außenfläche des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 und ist vorzugsweise in dem unteren, oben als Scheinwerferspitze bezeichneten Bereich des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 angeordnet und erstreckt sich zumindest abschnittsweise nach vorne aus dem Gehäuse 3 heraus.
Alternativ schließt der Kühlkörper 4 unter Durchstoßung der Abdeckscheibe 7 bündig mit dem Gehäuse 2 ab. Durch den unmittelbaren Kontakt mit der Luftströmung der Umgebungsluft kann der Kühlkörper 4 die während des Betriebs der Laserlichtquelle 2 generierte Wärme effizient an die Umgebungsluft abgeben. Durch den Verzicht auf eine aktive Lüftungseinrichtung für den Kühlkörper 4 kann die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 wesentlich erhöht werden. Auf Grund der effizienten passiven Kühlung der Laserlichtquelle 2 mit Hilfe des von der Luftströmung der Umgebungsluft beaufschlagten Kühlkörpers 4 wird ein verbessertes Wärmemanagement zur Verfügung gestellt. Dieses wirkt sich nicht nur positiv auf die Laserlichtquelle 2, sondern auch auf andere Betriebskomponenten aus, die innerhalb des Gehäuses 3 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 untergebracht sind und niedrigeren Temperaturen ausgesetzt sind.
Die Scheinwerferspitze ist bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 stets der kälteste Bereich, der dadurch zu einer Betauung neigt. Da bei dem hier beschriebenen Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 der Kühlkörper 4 in diesem Bereich angeordnet ist und während des Betriebs der Laserlichtquelle 2 erwärmt wird, kann der Betauungsneigung effektiv entgegengewirkt werden.
Um dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 ein optisch stimmiges Erscheinungsbild zu verleihen, weist der Kühlkörper 4 eine Außenfläche 41 auf, die so geformt ist, dass sie flächenbündig mit der Abdeckscheibe 7 abschließt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 wird deutlich, dass der Kühlkörper 4 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel (wenigstens) einen Verbindungsabschnitt 40 aufweist, der stoffschlüssig mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der Verbindungsabschnitt 40 des Kühlkörpers 4 von dem Gehäuse 3 umspritzt ist. Dadurch wird erreicht, dass der Kühlkörper 4 und das Gehäuse 3 eine bauliche Einheit bilden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Kühlkörper 4 mit dem Gehäuse 3 zu verkleben und dadurch stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Bei dieser Verbindungsvariante kann der Verbindungsabschnitt 40, der in einen entsprechend geformten Aufnahmebereich des Gehäuses 3 eingreifen kann, ebenfalls vorgesehen sein.
Unter Bezugnahme auf 3 kann der Kühlkörper 4 so gestaltet sein, dass er eine Aufnahmenut 42 bildet, in die ein Verbindungsabschnitt 70 der Abdeckscheibe 7, der sich gehäuseeinwärts erstreckt, zumindest abschnittsweise eingreifen kann. Vorzugsweise kann der Verbindungsabschnitt 70 mit der Aufnahmenut 42 mit Hilfe eines Klebemittels 9 verklebt sein, um dadurch die Abdeckscheibe 7 stoffschlüssig mit dem Kühlkörper 4 zu verbinden.
Innerhalb des Gehäuses 3 kann ferner ein Blendenmittel vorgesehen sein, wobei gemäß einer besonders zweckmäßigen Gestaltung eine innere Oberfläche 43 des Kühlkörpers 4 einen Teil dieses Blendenmittels bilden kann. Die einen Teil des Blendenmittels bildende innere Oberfläche 43 des Kühlkörpers 4 ist in 3 gestrichelt gezeichnet.
Ein zweiter erfindungsgemäßer, nicht dargestellter Kraftfahrzeugscheinwerfer unterscheidet sich zum oben ausgeführten Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 lediglich darin, dass der Kühlkörper 4 im Bereich der Scheinwerferspitze direkt hinter der Abdeckscheibe 7 angeordnet ist, wodurch bereits vorhandene Bauteile, beispielsweise Gehäuse 3 und Abdeckscheibe 7 ohne Änderungen übernommen werden können.
4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 100 eines zweiten Ausführungsbeispiels. Dieser unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 darin, dass eine erste und eine zweite Laserlichtquelle 21,22 vorgesehen sind, wobei die erste Laserlichtquelle 21 im Bereich des optischen Konversionsmittel 5 und die zweite Laserlichtquelle 22 im Bereich der Scheinwerferspitze angeordnet sind.
In Ausbreitungsrichtung des Laserlichts 23 der zweiten Laserlichtquelle 22 ist ein Lichtleitmittel 8 angeordnet, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht 23 Laserspeckle erzeugen kann.
Die zweite Laserlichtquelle 23, die vorzugsweise eine geringe optische Leistung aufweist, übernimmt damit die Funktion des optischen Leuchteffektes und Funktionsnachweises für den Betrachter. Der ersten Laserlichtquelle 22 kommt die Funktion der Bestrahlung des Konversionsmittels 5 und der damit verbundenen Lichtabstrahlung in Hauptausbreitungsrichtung z des Scheinwerfers 100 zu.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/134803 A1 [0003]
WO 2013/134804 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (1, 100), umfassend – ein Gehäuse (3), innerhalb dessen zumindest eine Laserlichtquelle (2, 21, 22), die thermisch mit einem Kühlkörper (4) gekoppelt ist, ein optisches Konversionsmittel (5), das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es mit Laserlicht (20, 23) der Laserlichtquelle (2) beaufschlagbar ist und zur Emission von Licht in einem sichtbaren Spektralbereich anregbar ist, sowie ein optisches Abbildungsmittel, welches dazu ausgebildet ist, das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte Licht in eine Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1, 100) zu lenken, untergebracht sind, und – eine Abdeckscheibe (7), die das Gehäuse (3) zu einer Sichtseite des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1, 100) abschließt und zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, so dass das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte und sich entlang der Hauptausbreitungsrichtung (z) ausbreitende Licht durch die Abdeckscheibe (7) transmittiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) im Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) derart angeordnet ist, dass er eine Außenfläche des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1, 100) bildet.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1, 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) zumindest abschnittsweise nach außen aus dem Gehäuse (2) herausragt oder bündig unter Durchstoßung der Abdeckscheibe (7) mit dem Gehäuse (2) abschließt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1, 100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) in der Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) vor dem optischen Konversionsmittel (5) so angeordnet ist, dass sie das Laserlicht (20) entgegen der Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) emittiert.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) ein optisches Sensormittel umfasst, welches mit der Laserlichtquelle (2) mittelbar oder unmittelbar gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte Licht zu erfassen und die Laserlichtquelle (2) in einem Betriebszustand, in der die Laserlichtquelle (2) aktiviert ist, aber kein Licht von dem optischen Konversionsmittel (5) emittiert wird, zu deaktivieren.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) zumindest ein Spiegelmittel aufweist, das zwischen der Laserlichtquelle (2) und dem optischen Konversionsmittel (5) so angeordnet ist, dass es das von der Laserlichtquelle (2) emittierte Laserlicht (20) zumindest teilweise in Richtung des optischen Konversionsmittels (5) reflektieren kann.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) stoffschlüssig mit dem Gehäuse (3) verbunden ist oder mit dem Gehäuse (3) formschlüssig verbunden ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) eine Außenfläche (41) aufweist, die so geformt ist, dass sie flächenbündig mit der Abdeckscheibe (7) abschließt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) eine Aufnahmenut (42) umfasst, in die ein unterer Rand oder ein Verbindungsabschnitt (70) der Abdeckscheibe (7) eingesetzt ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts (20) hinter der Laserlichtquelle (2) ein Lichtleitmittel (8) angeordnet ist, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht (20) Laserspeckle erzeugen kann.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitmittel (8) rohrförmig vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungsmittel zumindest ein Reflektormittel (6) und/oder zumindest ein Linsenmittel umfasst.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektormittel (6) und/oder das Linsenmittel um mindestens eine Schwenkachse verschwenkbar oder entlang der Hauptausbreitungsrichtung (z) verschiebbar vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Laserlichtquelle (21, 22) vorgesehen sind, wobei die erste Laserlichtquelle (21) im Bereich des optischen Konversionsmittel (5) und die zweite Laserlichtquelle (22) im Bereich der Scheinwerferspitze angeordnet sind, wobei dass in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts (23) der zweiten Laserlichtquelle (22) ein Lichtleitmittel (8) angeordnet ist, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht (23) Laserspeckle erzeugen kann.
Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend – ein Gehäuse (3), innerhalb dessen zumindest eine Laserlichtquelle (2), die thermisch mit einem Kühlkörper (4) gekoppelt ist, ein optisches Konversionsmittel (5), das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es mit Laserlicht (20) der Laserlichtquelle (2) beaufschlagbar ist und zur Emission von Licht in einem sichtbaren Spektralbereich anregbar ist, sowie ein optisches Abbildungsmittel, welches dazu ausgebildet ist, das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte Licht in eine Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers zu lenken, untergebracht sind, und – eine Abdeckscheibe (7), die das Gehäuse (3) zu einer Sichtseite des Kraftfahrzeugscheinwerfers abschließt und zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, so dass das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte und sich entlang der Hauptausbreitungsrichtung (z) ausbreitende Licht durch die Abdeckscheibe (7) transmittiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) im Bereich der Scheinwerferspitze direkt hinter der Abdeckscheibe (7) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (2) in der Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (1) vor dem optischen Konversionsmittel (5) so angeordnet ist, dass sie das Laserlicht (20) entgegen der Hauptausbreitungsrichtung (z) des Kraftfahrzeugscheinwerfers emittiert.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer ein optisches Sensormittel umfasst, welches mit der Laserlichtquelle (2) mittelbar oder unmittelbar gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, das von dem optischen Konversionsmittel (5) emittierte Licht zu erfassen und die Laserlichtquelle (2) in einem Betriebszustand, in der die Laserlichtquelle (2) aktiviert ist, aber kein Licht von dem optischen Konversionsmittel (5) emittiert wird, zu deaktivieren.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer zumindest ein Spiegelmittel aufweist, das zwischen der Laserlichtquelle (2) und dem optischen Konversionsmittel (5) so angeordnet ist, dass es das von der Laserlichtquelle (2) emittierte Laserlicht (20) zumindest teilweise in Richtung des optischen Konversionsmittels (5) reflektieren kann.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) stoffschlüssig mit dem Gehäuse (3) verbunden ist oder mit dem Gehäuse (3) formschlüssig verbunden ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) eine Außenfläche (41) aufweist, die so geformt ist, dass sie flächenbündig mit der Abdeckscheibe (7) abschließt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) eine Aufnahmenut (42) umfasst, in die ein unterer Rand oder ein Verbindungsabschnitt (70) der Abdeckscheibe (7) eingesetzt ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts (20) hinter der Laserlichtquelle (2) ein Lichtleitmittel (8) angeordnet ist, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht (20) Laserspeckle erzeugen kann.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitmittel (8) rohrförmig vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungsmittel zumindest ein Reflektormittel (6) und/oder zumindest ein Linsenmittel umfasst.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektormittel (6) und/oder das Linsenmittel um mindestens eine Schwenkachse verschwenkbar oder entlang der Hauptausbreitungsrichtung (z) verschiebbar vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Laserlichtquelle (21, 22) vorgesehen sind, wobei die erste Laserlichtquelle (21) im Bereich des optischen Konversionsmittel (5) und die zweite Laserlichtquelle (22) im Bereich der Scheinwerferspitze angeordnet sind, wobei dass in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts (23) der zweiten Laserlichtquelle (22) ein Lichtleitmittel (8) angeordnet ist, das außen eine optische Rauheit aufweist, so dass Streulicht bei der Durchstrahlung mit dem Laserlicht (23) Laserspeckle erzeugen kann.