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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugscheinwerfer, und genauer gesagt auf eine Technologie eines Fahrzeugscheinwerfers, die eine Laserdiode als Lichtquelle verwendet.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Fahrzeugscheinwerfer leuchtet das Vordere eines Fahrzeugs aus, was einen Fahrer darin unterstützt, ein Voraussichtfeld zu betrachten, wobei Halogen, Hochdruckentladung (HID), eine LED-Diode oder dergleichen als Lichtquelle verwendet werden.
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Das Halogen, die HID, die LED-Diode und dergleichen verbrauchen jedoch viel Energie und weisen demnach eine geringe Lichteffizienz auf. Ferner ist die Gesamtgröße eines optischen Systems, welches die Lichtquelle und eine Linse umfasst, des Halogens, der HID und der LED-Diode groß, weshalb ein Freiheitsgrad in der Ausgestaltung verringert und das Gewicht vergrößert wird.
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In letzter Zeit wurde ein Scheinwerfer entwickelt, der eine umweltfreundliche Laserdiode als Lichtquelle verwendet und eine lange Lebensdauer mit hoher Lichteffizienz aufweist.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das bestehende optische System eine Laserdiode 1, welche einen Laserstrahl innerhalb eines blauen Wellenlängenbereichs aufweist. Ein Leuchtstoff 2 reagiert mit Licht der Laserdiode 1, um weißes Licht auszugebenen. Ein Gehäuse 3 trägt die Laserdiode 1 und den Leuchtstoff 2. Ein Reflektor 4 reflektiert das weiße Licht nach vorne, welches von dem Leuchtstoff 2 ausgegeben wird.
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Das oben beschriebene optische Lasersystem strahlt einen Teil des Lichts nicht in Richtung einer Vorderseite des Leuchtstoffs 2 aus, wenn das Licht der Laserdiode 1 angeregt wird und mit dem Leuchtstoff 2 reagiert, sodass Licht vorhanden ist, welches in Richtung von Seiten und der Hinterseite des Leuchtstoffs 2 gestreut wird. Das bestehende optische Lasersystem führt zu einem Lichtverlust aufgrund des Lichts, welches in Richtung der Seiten und der Hinterseite des Leuchtstoffs 2 gesteuert wird, wodurch die Lichteffizienz verringert wird.
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Darüber hinaus ist der Reflektor 4 des bestehenden optisches Lasersystems separat außerhalb eines Laserlichtquellenmoduls 5 angeordnet, so dass die Gesamtgröße des optischen Systems sowie das Gewicht und die Kosten vergrößert werden.
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Die zuvor als Stand der Technik beschriebenen Aspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und sollten demnach nicht derart interpretiert werden, dass diese zu dem Stand der Technik gehören, welcher dem Fachmann bereits bekannt ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt einen Fahrzeugscheinwerfer bereit, der dazu in der Lage ist, Licht zu entfernen, welches in Richtung von Seiten und einer Hinterseite eines Leuchtstoffs gestreut wird, indem das Licht, welches in Richtung der Seiten und der Hinterseite des Leuchtstoffs gestreut wird, reflektiert wird, wenn Licht von einer Laserdiode angeregt wird und mit dem Leuchtstoff reagiert, wobei es dem reflektierten Licht ermöglicht wird, auf den Leuchtstoff einzufallen, wodurch der Lichtverlust verringert und die Lichteffizienz signifikant verbessert wird.
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Ein weiterer Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt einen Fahrzeugscheinwerfer bereit, welcher keinen separaten Reflektor zum nach vorne Reflektieren von weißem Licht, das von einem Leuchtstoff ausgegeben wird, aufweist, wodurch die Größe und das Gewicht eines optischen Systems sowie die Gesamtkosten verringert werden.
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts weist ein Fahrzeugscheinwerfer ein Laserlichtquellenmodul auf. Das Laserlichtquellenmodul umfasst eine Laserdiode, welche einen Laserstrahl erzeugt. Ein Leuchtstoff ist vor der Laserdiode angebracht, um mit Licht der Laserdiode zu reagieren, um weißes Licht auszugeben. Ein Kurzwellenpassfilter ist mit dem Leuchtstoff gekoppelt, um einen Laserstrahl der Laserdiode an den Leuchtstoff zu übertragen und Licht des Laserstrahls, der auf den Leuchtstoff einfällt, welches in verbleibende Richtungen des Leuchtstoffs gestreut wird, die eine Lichtemittierfläche des Leuchtstoff umgehen, auf den Leuchtstoff zurück zu reflektieren.
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Das Laserlichtquellenmodul kann ferner einen Kondensor aufweisen, welcher zwischen der Laserdiode und dem Leuchtstoff angeordnet ist, um den Laserstrahl von der Laserdiode zu dem Leuchtstoff abzulenken und den Laserstrahl darauf einfallen zu lassen.
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Der Kurzwellenpassfilter kann mit dem Leuchtstoff gekoppelt sein, um alle Flächen in den Richtungen zu bedecken, welche die Lichtemittierfläche des Leuchtstoffs umgehen, von der das weiße Licht ausgegeben wird.
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Das Laserlichtquellenmodul kann ferner ein Gehäuse aufweisen, welches die Laserdiode, den Leuchtstoff und den Kondensor unbeweglich/starr stützt und den Laserstrahl der Laserdiode davon abhält, direkt nach außen freigegeben zu werden.
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Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts weist ein Fahrzeugscheinwerfer ein Laserlichtquellenmodul auf. Das Laserlichtquellenmodul weist eine Laserdiode auf, welche einen Laserstrahl erzeugt. Ein Leuchtstoff ist vor der Laserdiode angebracht, um mit Licht der Laserdiode zu reagieren, um weißes Licht auszugeben. Ein Kurzwellenpassfilter ist mit dem Leuchtstoff gekoppelt, um einen Laserstrahl der Laserdiode zu dem Leuchtstoff zu übertragen und Licht des Laserstrahls, der auf den Leuchtstoff einfällt, welches in Richtung einer Lichteinfallsfläche des Leuchtstoffs gestreut wird, auf den Leuchtstoff zurück zu reflektieren. Ein Spiegel ist an dem Leuchtstoff angebracht, um verbleibende Flächen des Leuchtstoffs neben einer Lichteinfallsfläche des Leuchtstoffs und einer Lichtemittierfläche des Leuchtstoffs, von welcher weißes Licht ausgegeben wird, zu bedecken und Licht des Laserstrahls, welcher auf den Leuchtstoff einfällt, das in Richtung von Seiten des Leuchtstoffs gestreut wird, erneut auf den Leuchtstoff einfallen zu lassen.
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Das Laserlichtquellemodul kann ferner einen Kondensor aufweisen, welcher zwischen der Laserdiode und dem Leuchtstoff angeordnet ist, um den Laserstrahl der Laserdiode zu dem Leuchtstoff abzulenken und den Laserstrahl darauf einfallend zu machen.
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Das Laserlichtquellenmodul kann ferner ein Gehäuse aufweisen, welches die Laserdiode, den Leuchtstoff und den Kondensor unbeweglich/starr stützt und den Laserstrahl der Laserdiode davon abhält, direkt an das Äußere freigegeben zu werden.
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Der Kurzwellenpassfilter kann mit der Lichteinfallsfläche des Leuchtstoffs gekoppelt sein, auf welche der Laserstrahl einfällt.
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Der Spiegel kann auf dem Leuchtstoff angebracht sein, um zusätzlich einen Nicht-Übertragungsteil der Lichteinfallsfläche des Leuchtstoffs zu bedecken, durch welchen der Laserstrahl nicht wesentlich übertragen wird.
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Der Spiegel kann auf den Leuchtstoff aufgetragen sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oberen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden.
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1 ist eine Abbildung eines optischen Lasersystems gemäß dem Stand der Technik, welches einen Scheinwerfer ausgestaltet.
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2 ist eine Abbildung eines Laserlichtquellenmoduls, welches einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestaltet.
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3 ist eine Abbildung zum Beschreiben eines Leuchtstoffs und eines Kurzwellenpassfilters aus 2.
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4 und 5 sind Abbildungen, welche eine Ausgestaltung gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, die einen Kurzwellenpassfilter und einen Spiegel als ein Laserlichtquellenmodul aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird ein Fahrzeugscheinwerfer gemäß exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 umfasst ein Fahrzeugscheinwerfer gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Laserlichtquellenmodul 10. Das Laserlichtquellenmodul 10 umfasst eine Laserdiode 11, welche einen Laserstrahl 21 innerhalb des blauen Wellenlängenbereichs erzeugt (im Allgemeinen eine kurze Wellenlänge von 450 nm). Ein Leuchtstoff 12 ist vor der Laserdiode 11 angebracht und reagiert mit Licht der Laserdiode 11, um weißes Licht 22 auszugeben. Ein Kurzwellenpassfilter 13 ist mit dem Leuchtstoff 12 gekoppelt, um den Laserstrahl 21 der Laserdiode 11 zu dem Leuchtstoff 12 zu übertragen und Licht des Laserstrahls 21, der auf den Leuchtstoff 12 einfällt, welches in Richtungen gestreut wird, die eine Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 umgehen, zurück zu reflektieren.
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Dabei kann der Kurzwellenpassfilter 13, welcher Licht innerhalb eines kurzen Wellenlängenbereichs überträgt und Licht innerhalb eines langen Wellenlängenbereichs reflektiert, ein Kurzwellenpassfilter (SWPF) oder ein Kurzpassfilter (SPF) sein.
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Der Kurzwellenpassfilter
13 wird beispielweise hauptsächlich in einer optischen Aufnahmeeinrichtung, wie einer Compact-Disc (CD) oder einer Digital-Versatile-Disc (DVD), verwendet, wobei eine Technologie davon in der
Koreanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 10-0468961 offenbart ist.
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Der Kurzwellenpassfilter gemäß der exemplarischen Ausführungsform überträgt den Laserstrahl 21 innerhalb eines blauen Wellenlängenbereichs (Kurzwellenlänge von 450 nm), welcher durch die Laserdiode 11 erzeugt wurde, an den Leuchtstoff 12 durch eine Lichteinfallsfläche 12b.
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Wenn der Laserstrahl 21 innerhalb des blauen Wellenlängenbereichs, welcher auf den Leuchtstoff 12 einfällt, angeregt wird und mit dem Leuchtstoff 12 reagiert, wird ein Teil des Laserstrahls nicht nach vorne durch eine Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgestrahlt und in Richtung von Seiten und einer Hinterseite (Richtung der Lichteinfallsfläche) des Leuchtstoffs 12, die verschieden von der Lichtemittierfläche 12a sind, gestreut. Demnach reflektiert der Kurzwellenpassfilter 13 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Licht, welches in Richtung von Seiten und der Hinterseite des Leuchtstoffs 12 gestreut wurde, zu dem Leuchtstoff 12 zurück, wie weiter oben beschrieben.
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Das heißt, dass der Kurzwellenpassfilter 13 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Laserstrahl, welcher nicht nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben und in die Richtungen, welche verschieden von der Lichtemittierfläche 12a sind, gestreut wird, zu dem Leuchtstoff 12 zurück reflektiert, um einen Lichtverlust aufgrund des gestreuten Lichts signifikant zu verringern, wodurch zusätzlich eine Lichtmenge gesichert und die Lichteffizienz des Scheinwerfers stark verbessert wird.
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Der Kurzwellenpassfilter 13 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mit dem Leuchtstoff 12 gekoppelt werden, um alle Flächen in den Richtungen zu bedecken, welche die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 umgehen, von welcher das weiße Licht ausgegeben wird.
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Darüber hinaus weist das Laserlichtquellenmodul 10 gemäß der exemplarischen Ausführungsform einen Kondensor 14 auf, welcher zwischen der Laserdiode 11 und dem Leuchtstoff 12 angeordnet ist, um den Laserstrahl 21 von der Laserdiode 11 zu dem Leuchtstoff 12 abzulenken und den Laserstrahl 21 auf diesen einfallend zu machen. Ein Gehäuse 15 stützt die Laserdiode 11, den Leuchtstoff 12 und den Kondensor 14 unbeweglich und vermeidet, dass der Laserstrahl 21 der Laserdiode 11 direkt an das Äußere freigegeben wird.
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In 3 zeigt die gestrichelte Linie bezogen auf den Leuchtstoff 12 am linken Rand den Laserstrahl 21 innerhalb des blauen Wellenlängenbereichs der Laserdiode 11, welcher durch den Kurzwellenpassfilter 13 hindurchgeht und anschließend auf eine Lichteinfallsfläche 12b des Leuchtstoffs 12 einfällt. Die durchgehende Linie im rechten Bereich ist weißes Licht 22, welches nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben wird, nachdem der Laserstrahl 21, welcher auf den Leuchtstoff 21 einfällt, mit dem Leuchtstoff 12 reagiert hat. Eine gestrichelte Linie, welche am rechten Rand dargestellt ist, ist zusätzliches weißes Licht 23, welches zusätzlich nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben wird, nachdem ein Teil des Lichts, welches nicht nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben und in Richtung der Seiten und Hinterseite des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, aufgrund des Kurzwellenpassfilters 13 zu dem Leuchtstoff 12 zurück reflektiert wird und anschließend mit dem Leuchtstoff 12 reagiert.
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Demnach kann der Scheinwerfer gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lichteffizienz des Scheinwerfers um die Lichtmenge des zusätzlichen weißen Lichts 23, welches zusätzlich nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben wird, verbessern.
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Darüber hinaus verwendet die vorliegende Offenbarung die Laserdiode 11 als die Lichtquelle des Scheinwerfers, um den Energieverbrauch mehr als bei dem Scheinwerfer zu verringern, welcher das bestehende Halogen, HID oder LED-Diode als Lichtquelle verwendet, wodurch die Lichteffizienz verbessert und insbesondere die Gesamtgröße eines optischen Systems, welches eine Lichtquelle und eine Linse umfasst, verringert wird, wodurch ein Freiheitsgrad in der Ausgestaltung verbessert sowie Gewicht und Kosten verringert werden.
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Darüber hinaus gibt der Kurzwellenpassfilter 13 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher in dem Leuchtstoff 12 umfasst ist, das weiße Licht 22 nach vorne aus, wodurch ein Reflektor außerhalb des Laserlichtquellenmoduls 10, wie im Stand der Technik, nicht vorzusehen ist, wodurch Größe und Gewicht des optischen Systems verringert und Kosten gespart werden können.
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Bezugnehmend auf 4 ist in dem Laserlichtquellenmodul 10 gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kurzwellenpassfilter 13 lediglich auf der Lichteinfallsfläche 12b des Leuchtstoffs 12 angeordnet, wobei anstatt des Kurzwellenpassfilters 13 ein Spiegel 16 auf Auflageflächen, die verschieden von der Lichtemittierfläche 12a und der Lichteinfallsfläche 12b des Leuchtstoffs 12 sind, angeordnet ist. Der Spiegel 16 ist auf den Leuchtstoff 12 aufgebracht und an diesem angebracht, wobei dieser hierauf nicht beschränkt ist.
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Die Ausgestaltung der Laserdiode 11, des Leuchtstoffs 12, des Kondensors 14 und des Gehäuses 15 ist die gleiche, wie jener Ausgestaltung der exemplarischen Ausführungsform von 2, weshalb die Beschreibung davon hier ausgelassen wird.
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Der Kurzwellenpassfilter 13 reflektiert den Laserstrahl 21, welcher nicht nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben und in Richtung der Hinterseite des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, welche die Lichteinfallsfläche 12b des Leuchtstoffs 12 darstellt, zu dem Leuchtstoff 12 zurück, um Lichtverlust aufgrund von Licht zu verringern, welches in Richtung der Hinterseite des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, wodurch zusätzlich Lichtmenge gesichert und die Lichteffizienz des Scheinwerfers verbessert wird.
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Der Spiegel 16 ermöglich es erneut dem Licht, welches nicht nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben und in Richtung von Seiten des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, auf den Leuchtstoff 12 einzufallen, um Lichtverlust aufgrund des Lichts, welches in Richtung von Seiten des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, zu verringern, wodurch zusätzlich Lichtmenge gesichert und die Lichteffizienz des Scheinwerfers verbessert wird.
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Der Spiegel 16 schneidet das gestreute Licht zusammen mit dem Kurzwellenpassfilter 13 ab, sodass zusätzlich die Lichtmenge gesichert wird, wobei dieser günstiger als der Kurzwellenpassfilter 13 ist, wodurch stärker Kosten als in der Ausgestaltung, welche in 3 gezeigt ist, bei welcher die Seiten und die Hinterseite des Leuchtstoffs 12 mit dem Kurzwellenpassfilter 13 bedeckt sind, gesichert werden können.
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Bezugnehmend auf 5 kann der der Spiegel 16 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf dem Leuchtstoff 12 angebracht sein, um zusätzlich die Seiten des Leuchtstoffs 12 und, wenn erforderlich, einen Nicht-Übertragungsteil M1, durch welchen der Laserstrahl 21 nicht wesentlich übertragen wird, der Lichteinfallsfläche 12b des Leuchtstoffs 12 zu bedecken, wodurch zusätzlich Kosten verringert werden.
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Wie weiter oben beschrieben wird gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Laserdiode 11 als die Lichtquelle des Scheinwerfers verwendet, um den Energieverbrauch des Scheinwerfers zu verringern, wodurch die Lichteffizienz verbessert und insbesondere die Gesamtgröße des optischen Systems umfassend die Lichtquelle und die Linse verringert wird, wodurch die Ausgestaltungsfreiheit verbessert sowie Gewicht und Kosten verringert werden.
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Ferner reflektieren gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kurzwellenpassfilter 13 und der Spiegel 16 des Laserlichtquellenmoduls 10 des Scheinwerfers zurück und ermöglichen es dem Licht erneut, welches nicht nach vorne durch die Lichtemittierfläche 12a des Leuchtstoffs 12 ausgegeben und in Richtung der Hinterseite und den Seiten des Leuchtstoffs 12 gestreut wird, auf den Leuchtstoff 12 einzufallen, um den Lichtverlust aufgrund des gestreuten Lichts signifikant zu verringern und zusätzlich Lichtmenge zu sichern, wodurch die Lichteffizienz des Scheinwerfers signifikant verbessert wird.
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Darüber hinaus gibt der Kurzwellenpassfilter 13, welcher in dem Leuchtstoff 12 umfasst ist, gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das weiße Licht 22 nach vorn aus, weshalb der Reflektor außerhalb des Laserlichtquellenmoduls 10 nicht vorgesehen sein muss, um das weiße Licht 22 nach vorne auszugeben, wodurch die Größe des optischen Systems, Gewicht und Kosten verringert werden können.
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Gemäß den exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Freiheitsgrad in der Ausgestaltung zu verbessern, Gewicht zu verringern und Kosten zu sparen, indem die Gesamtgröße des optischen Systems umfassend die Lichtquelle und die Linse signifikant verringert werden, indem die Laserdiode als Lichtquelle für den Scheinwerfer verwendet wird, wobei zusätzliche Lichtmenge durch Rückreflektieren von Licht, welches in Richtung der Hinterseite und den Seiten des Leuchtstoffs gestreut wird, zu dem Leuchtstoff gesichert wird und das Licht darauf unter Verwendung des Laserlichtquellenmoduls des Scheinwerfers einfallend gemacht wird, wodurch signifikant die Lichteffizienz des Scheinwerfers verbessert wird.
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Obwohl das vorliegende erfinderische Konzept in Verbindung mit spezifischen exemplarischen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann bekannt, das die vorliegende Offenbarung verschieden modifiziert und abgewandelt werden kann, ohne von der Lehre und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung, wie diese in den Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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