DE102017204097A1 - OPTICS, LIGHTING SYSTEM AND HEADLIGHTS - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Optik mit einer Mehrzahl von Lichtleitern, die über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Eine Anordnung der Lichtleiter erfolgt dabei derart, dass die Lichtpfade der Lichtleiter in Strahlungsrichtung aneinander angenähert werden.Disclosed is an optic with a plurality of optical fibers, which are connected to each other via a common connecting portion. An arrangement of the optical fibers is carried out such that the light paths of the optical fibers are approximated in the radiation direction to each other.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Optik, insbesondere für matrixartig angeordnete Lichtquellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem und einen Scheinwerfer, insbesondere einen Fahrzeugscheinwerfer, mit einer derartigen Optik.The invention is based on an optic, in particular for matrix-like light sources. Furthermore, the invention relates to a lighting system and a headlight, in particular a vehicle headlight, with such an optic.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die als Zusatzausstattung einen Adaptive Driving Beam (ADB) aufweisen. Hierfür können beispielsweise matrixartig angeordnete Licht emittierende Dioden (LEDs) eingesetzt sein, wobei die LEDs Teil eines Moduls sind. Jede einzelne oder Gruppen von LED(s) in dem Modul kann/können dann separat ansteuerbar und dadurch ein- und ausschaltbar sowie dimmbar sein. In Kombination mit einem Kamerasystem und einer bildverarbeitenden Elektronik, werden beispielsweise Gegenverkehr und vorausfahrende Fahrzeuge erkannt und zumindest bereichsweise ausgeblendet. Hierdurch ist denkbar beispielsweise dauerhaft mit „Fernlicht“ zu fahren, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden, insbesondere wenn bestimmte Bedingungen vorliegen. Als Bedingungen können vorgesehen sein, dass das Fahrzeug außer Orts fährt und/oder eine Geschwindigkeit von über 50 km/h aufweist. Neben anderen Verkehrsteilnehmern können auch Hindernisse, wie beispielsweise Schilder, lokal ausgeblendet werden.From the prior art vehicles are known, which have as an optional equipment an Adaptive Driving Beam (ADB). For this example, arranged in a matrix-like light-emitting diodes (LEDs) can be used, the LEDs are part of a module. Each individual or groups of LED (s) in the module can / can then be controlled separately and thereby switched on and off as well as dimmable. In combination with a camera system and image processing electronics, for example, oncoming traffic and vehicles driving ahead are detected and at least partially hidden. This makes it possible, for example, to drive permanently with "high beam" without dazzling other road users, especially when certain conditions are present. As conditions can be provided that the vehicle drives out of place and / or has a speed of over 50 km / h. In addition to other road users and obstacles, such as signs, can be hidden locally.
Es ist erforderlich, dass ein Lichtbild des Moduls mit den matrixartigen LEDs möglichst homogen ist, insbesondere wenn keine Ausblendung beispielsweise anderer Verkehrsteilnehmer, erfolgt. Gleichzeitig ist es erforderlich, dass starke Kontraste und steile Gradienten vorgesehen sind, um einen Dunkelbereich - wie beispielsweise im Bereich eines ausgeblendeten Fahrzeugs - von einem Hellbereich zu trennen, wobei der Hellbereich möglichst nahe am ausgeblendeten Fahrzeug liegen sollte. Diese Erfordernisse sind für Module mit vergleichsweise wenigen LEDs, also mit einer vergleichsweise relativ schlechten Auflösung schwer erreichbar, beispielsweise wenn das Modul mit den matrixartig angeordneten LEDs weniger als 50 LEDs pro Spalte aufweist.It is necessary that a light image of the module with the matrix-like LEDs is as homogeneous as possible, especially if no suppression, for example, other road users takes place. At the same time it is necessary that strong contrasts and steep gradients are provided in order to separate a dark area - for example in the area of a hidden vehicle - from a bright area, wherein the bright area should be as close as possible to the hidden vehicle. These requirements are difficult to achieve for modules with comparatively few LEDs, that is to say with a comparatively relatively poor resolution, for example if the module with the LEDs arranged in a matrix has fewer than 50 LEDs per column.
Um die genannten Erfordernisse zu erfüllen, können mehrere Module eingesetzt werden, deren Lichtbilder sich im Fernfeld optisch überlagern können. Dies führt jedoch nachteilig zu einem erhöhten Bauraumbedarf, da mehrere Module notwendig sind. Außerdem ist es nachteilig, dass ein auszublendendes Objekt je nach Entfernung zu den Modulen für ein jeweiliges Modul unter einem anderen Winkel auftritt. Eine Position des Objektes bezüglich der Module, also eine horizontale und vertikale Position und eine Entfernung, muss genau bekannt sein, um es korrekt auszublenden.In order to meet the stated requirements, several modules can be used, whose light images can be optically overlaid in the far field. However, this leads disadvantageously to an increased space requirement, since several modules are necessary. In addition, it is disadvantageous that an object to be hidden occurs at a different angle depending on the distance to the modules for a respective module. A position of the object with respect to the modules, ie a horizontal and vertical position and a distance, must be known exactly in order to hide it correctly.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Optik, insbesondere für matrixartig angeordnete Lichtquellen, ein Beleuchtungssystem und einen Scheinwerfer zu schaffen, die vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet sind und die genannten Nachteile beseitigen.The object of the present invention is to provide an optical system, in particular for matrix-like light sources, an illumination system and a headlight, which are designed simply in terms of device technology and eliminate the disadvantages mentioned.
Diese Aufgabe hinsichtlich der Optik wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Beleuchtungssystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß dem Merkmal des Anspruchs 14.This object with regard to the optics is achieved according to the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Optik, insbesondere für matrixartig angeordnete Lichtquellen, vorgesehen. Diese weist eine Mehrzahl von Lichtleitern oder Lightguides oder Tapers auf. Ein jeweiliger Lichtleiter kann hierbei für zumindest eine Lichtquelle oder Strahlungsquelle vorgesehen sein und eine Einkoppelfläche aufweisen. Ein eingekoppeltes Licht kann dann über einen jeweiligen Lichtpfad aus einem jeweiligen Lichtleiter austreten. Vorzugsweise sind die Lichtleiter ausgangsseitig über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt der Optik verbunden. Dieser kann eine von den Lichtleitern wegweisende Austrittsfläche für das aus den Lichtleitern austretende Licht aufweisen. Zumindest zwei Lichtleiter oder ein Teil der Lichtleiter oder alle Lichtleiter können derart ausgestaltet sein, dass deren Lichtpfade oder das durch diese Lichtleiter hindurchführbares Licht ausgangsseitig der Lichtleiter angenähert ist/sind.According to the invention, an optical system, in particular for light sources arranged in a matrix, is provided. This has a plurality of light guides or light guides or tapers. A respective light guide can be provided for at least one light source or radiation source and have a coupling-in surface. An injected light can then exit via a respective light path from a respective light guide. Preferably, the optical fibers are connected on the output side via a common connecting portion of the optical system. This can have a groundbreaking exit surface for the light emerging from the light guides. At least two light guides or a part of the light guides or all light guides can be configured such that their light paths or the light that can be passed through these light guides are / is approximated on the output side of the light guide.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf vorrichtungstechnisch einfache und bauraumsparende Weise ein Abstand der Lichtpfade verringert werden kann, was zu einem homogenen Lichtbild führt. Werden beispielsweise matrixartig angeordnete Licht emittierende Dioden (LEDs) als Lichtquellen eingesetzt, so kann trotz eines konstruktions- und fertigungsbedingten Abstands der LEDs zueinander deren emittiertes Licht über die Lichtleiter angenähert werden. Durch einen jeweiligen Lichtleiter kann das darin eingekoppelte Licht individuell über totale Reflektion geführt und ausgeformt werden. Somit ist mit einem jeweiligen Lichtleiter für eine oder mehrere jeweils zugeordnete LED(s) eine individuelle Lichtführung und Lichtausformung ermöglicht.This solution has the advantage that a distance of the light paths can be reduced to device-technically simple and space-saving manner, resulting in a homogeneous light image. If, for example, matrix-like light-emitting diodes (LEDs) are used as light sources, then despite a design and production-related distance of the LEDs to each other whose emitted light are approximated via the light guide. Through a respective light guide, the light coupled therein can be individually guided and shaped over total reflection. Thus, with a respective light guide for one or more respectively associated LED (s) an individual light guide and Lichtausformung allows.
Die Annäherung der Lichtpfade in Strahlungsrichtung erfolgt vorzugsweise derart, dass diese räumlich zusammengeführt werden. Das heißt, dass die Lichtleiter eingangsseitig einen größeren Abstand zueinander als ausgangsseitig haben können, insbesondere entlang einer Schnittebene senkrecht zu den Lichtleitern gesehen. Es erfolgt somit in Strahlungsrichtung eine räumliche Kompression. Vorzugsweise hat die Summe aller Abstandsquadrate ausgangsseitig der Lichtleiter ein Minimum oder es ist die Summe aller Abstandsquadrate ausgangsseitig der Lichtleiter zumindest kleiner als eingangsseitig der Lichtleiter. Vorteilhafterweise ist durch den Verbindungsabschnitt, der den Lichtleitern nachgeschaltet ist, und durch entsprechende Anordnung von zumindest zwei zueinander benachbarten Lichtleiter dafür gesorgt, dass die Lichtpfade von den zumindest zwei benachbarten Lichtleitern im Verbindungsabschnitt zumindest aneinander angrenzen oder sich, insbesondere nur im Randbereich, überschneiden. Somit tritt das Licht aus den zumindest zwei zueinander benachbarten Lichtleitern nicht direkt aus der Optik aus, sondern auf Grund des Verbindungsabschnitts ist es ermöglicht, dass sich die Lichtpfade, beispielsweise randseitig, überschneiden. Anstelle von zumindest zwei zueinander benachbarten Lichtleitern ist denkbar, dies für einen Teil von benachbarten Lichtleitern oder für alle Lichtleiter vorzusehen. Diese sich, insbesondere randseitig, überschneidenden Lichtpfade können somit beispielsweise an ihrem Rand vermischt werden und ineinander übergehen. Somit werden dunkle Bereiche - wie sie im Stand der Technik auftreten - zwischen benachbarten Lichtpfaden, insbesondere auf Grund des Überschneidens, reduziert oder sogar eliminiert. Somit kann ein homogenes Lichtbild geschaffen werden, ohne dass eine Überlagerung von Lichtbildern mehrerer Module, wie es eingangs erläutert ist, erforderlich ist. Des Weiteren ist durch die Überschneidung oder Angrenzung vorteilhaft, dass beim Austreten von Licht aus einem von zwei benachbarten Lichtpfaden in einem Lichtbild eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze zwischen diesen Lichtpfaden vorgesehen ist. Wäre dagegen eine Überschneidung nicht nur im Randbereich vorgesehen, so würde die Hell-Dunkel-Grenze aufgeweicht werden. Mit anderen Worten ist ein optisches Konzept ermöglicht, bei dem ohne Überlagerung eines Lichts von mehreren Modulen, wie eingangs erläutert, ein homogenes Lichtbild geschaffen ist, ohne gleichzeitig einen oder mehrere dunkle Bereich(e), die durch Ausschalten eines oder mehrerer Pixel im Lichtbild auftreten, zu vernachlässigen.The approach of the light paths in the radiation direction preferably takes place in such a way that they are brought together spatially. This means that the optical fibers on the input side can have a greater distance from one another than the output side, in particular seen along a sectional plane perpendicular to the optical fibers. There is thus a spatial compression in the direction of radiation. Preferably, the sum of all square squares on the output side of the light guide has a minimum or it is the sum of all square squares on the output side of the light guide at least smaller than the input side of the light guide. Advantageously, the light paths of the at least two adjacent light guides in the connecting section at least adjoin one another or overlap, in particular only in the edge region, by the connecting section downstream of the light guides and by corresponding arrangement of at least two mutually adjacent light guides. Thus, the light from the at least two mutually adjacent light guides does not emerge directly from the optics, but due to the connection portion, it is possible that the light paths, for example, edge overlap. Instead of at least two mutually adjacent optical fibers is conceivable to provide this for a part of adjacent optical fibers or for all optical fibers. These, in particular marginal, overlapping light paths can thus be mixed, for example, at its edge and merge into each other. Thus, dark areas - as they occur in the prior art - between adjacent light paths, in particular due to the overlapping, reduced or even eliminated. Thus, a homogeneous light image can be created without the superposition of light images of several modules, as explained above, is required. Furthermore, it is advantageous by the overlapping or adjoining that when light emerges from one of two adjacent light paths in a light image, a sharp cut-off between these light paths is provided. If, on the other hand, an overlap were not only provided in the peripheral area, the cut-off line would be softened. In other words, an optical concept is made possible in which, without overlapping a light from several modules, as described above, a homogeneous light image is created without simultaneously one or more dark area (s), which occur by turning off one or more pixels in the light image , to neglect.
Bei einem Pixel soll es sich um das durch einen jeweiligen Lichtleiter hindurch tretende Licht handeln, das beispielsweise über eine oder mehrere LEDs in den jeweiligen Lichtleiter einkoppelbar ist.A pixel should be the light passing through a respective optical waveguide which can be coupled into the respective optical waveguide via one or more LEDs, for example.
Da die Lichtleiter mechanisch mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sein können, kann eine gemeinsam Justage der Lichtleiter erfolgen. Vorrichtungstechnisch einfach können die Lichtleiter einstückig mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sein, was zu einer äußerst einfachen Herstellung in einem Teil führt. Beispielsweise ist hierdurch keine Montage der Lichtleiter am Verbindungsabschnitt notwendig.Since the optical fibers can be mechanically connected to the connecting portion, a common adjustment of the optical fibers can take place. In terms of device technology, the light guides can be integrally connected to the connecting section, which leads to an extremely simple production in one part. For example, this does not require assembly of the light guides on the connecting section.
Die Lichtleiter kragen beispielsweise vom Verbindungsabschnitt weg und haben jeweils eine Mantelfläche zur Lichtführung und -ausformung. Vorzugsweise sind die Lichtleiter hierbei einstückig aus einem Teil gebildet. Dies hat den Vorteil, dass weder ein Mantel noch eine Umhüllung für die Lichtleiter erforderlich ist, wie sie beispielsweise beim Einsatz von Lichtleitern in der Datenübertragung vorgesehen ist. Dies führt zu einer einfachen Ausgestaltung und Herstellung der Optik.The optical fibers collar, for example, away from the connecting portion and each have a lateral surface for guiding and forming light. Preferably, the optical fibers are in this case integrally formed from one part. This has the advantage that neither a jacket nor a sheathing for the light guide is required, as provided for example in the use of optical fibers in the data transmission. This leads to a simple design and manufacture of the optics.
Die Einkoppelflächen der Lichtleiter erstrecken sich beispielsweise etwa quer zur optischen Hauptachse der Optik.The coupling surfaces of the light guides extend, for example, approximately transversely to the main optical axis of the optics.
Bei zumindest zwei Lichtleitern oder bei einem Teil der Lichtleiter oder bei allen Lichtleitern kann ein zylindrischer, insbesondere kreiszylindrischer Eintrittsabschnitt mit der Einkoppelfläche vorgesehen sein, um das eingekoppelte Licht beim Eintritt einfach zu führen und nur geringfügig zu formen. Allerdings sind auch andere Formen wie rechteckige, hexagonale, trapezförmige oder beliebige Freiformen möglich. Auch können die Lichtleiter ihre Querschnittsform entlang ihrer Längserstreckung, auch mehrfach, ändern, beispielsweise von rund in elliptisch, oder von quadratisch in hexagonal in elliptisch. In at least two optical waveguides or in a part of the optical waveguides or in all optical waveguides, a cylindrical, in particular circular-cylindrical inlet section can be provided with the coupling surface in order to easily guide the coupled-in light on entry and to shape it only slightly. However, other shapes such as rectangular, hexagonal, trapezoidal or arbitrary freeforms are possible. The optical waveguides can also change their cross-sectional shape along their longitudinal extent, even multiply, for example from round to elliptical, or from square to hexagonal to elliptical.
In bevorzugter Weise ist die Querschnittsform der Eingangsflächen der Lichtleiter an die Form der Abstrahlfläche der Lichtquellen angepasst. Es ist auch denkbar, dass die Eintrittsfläche und/oder der Querschnitt der Lichtleiter teilweise oder vollständig hinsichtlich der Umfangsform und/oder hinsichtlich einer Größe und/oder einer räumlichen Orientierung an eine Lichtaustrittsfläche der jeweils zugeordneten Lichtquelle angepasst ist.Preferably, the cross-sectional shape of the input surfaces of the optical fibers is adapted to the shape of the emitting surface of the light sources. It is also conceivable that the entrance surface and / or the cross section of the light guides is partially or completely adapted with respect to the peripheral shape and / or in terms of size and / or spatial orientation to a light exit surface of the respective associated light source.
Im Anschluss an den Eintrittsabschnitt kann vorgesehen sein, einen Lichtleiterabschnitt auszubilden, der dann zwischen dem Eintrittsabschnitt und dem Verbindungsabschnitt verbreitert sein kann. Durch die Verbreiterung können dann die Lichtpfade auf einfache Weise aneinander angenähert werden, indem sich die Lichtleiter auf Grund ihrer Verbreiterung geometrisch annähern. Following the entry section, it may be provided to form a light guide section, which may then be widened between the entry section and the connection section. By broadening the light paths can then be easily approximated to each other by the geometrical approximation of the light guides due to their broadening.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mantelflächen von zumindest zwei Lichtleitern oder eines Teils der Lichtleiter oder aller Lichtleiter derart ausgestaltet, dass sich die Leuchtdichteverteilung der durch diese Lichtleiter hindurchtretenden Lichtpfade voneinander unterscheidet. Es ist denkbar, dass hierbei die Leuchtdichteverteilung dieser Lichtpfade einkoppelseitig gleich ist. Somit kann einfach durch gezielte Formung der Mantelflächen dieser Lichtleiter die Leuchtdichteverteilung auf Seiten der Austrittsfläche beeinflusst sein.In a preferred embodiment, the lateral surfaces of at least two optical fibers or of a part of the optical fibers or of all optical fibers are configured such that the luminance distribution of the light paths passing through these optical fibers differs from one another. It is conceivable that in this case the luminance distribution of these light paths on the coupling side is the same. Thus, the luminance distribution can be influenced on the side of the exit surface simply by targeted shaping of the lateral surfaces of this light guide.
In den oben stehend und unten stehend angeführten Ausgestaltungen der Erfindung wird diese zum Teil für zumindest einen oder für zumindest zwei benachbarte Lichtleiter definiert. Die Ausgestaltungen sollen allerdings auch für einen Teil der Lichtleiter oder für alle Lichtleiter der Optik entsprechend gelten.In the embodiments of the invention given above and below, this is defined in part for at least one or at least two adjacent light guides. However, the embodiments should also apply to a part of the light guide or for all optical fibers of the optics accordingly.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass bei zumindest zwei benachbarten Lichtleitern ein jeweiliger Lichtleiter mit einer Austrittsfläche in den Verbindungsabschnitt mündet, wobei eine jeweilige Austrittsfläche dann einen Flächenrand hat. Vorzugsweise weisen hierbei die Flächenränder von den Lichtleitern zwei oder mehr Randabschnitte auf, die beispielsweise über Ecken oder Radien verbunden sind, wobei sich benachbarte Randabschnitte der Lichtleiter parallel zueinander erstrecken können, aber nicht zwangsweise müssen. Durch die parallele Erstreckung ist eine definierte und beispielsweise gleichbleibende Überschneidung des aus diesen Lichtleitern austretenden Lichts ermöglicht. Vorzugsweise ist es für einen Teil der Lichtleiter oder alle Lichtleiter vorgesehen, dass sich deren Randabschnitte, die benachbart zu Randabschnitten von benachbarten Lichtleitern angeordnet sind, sich dann parallel zum Randabschnitt des benachbarten Lichtleiters erstrecken. Beispielsweise weist ein Flächenrand zumindest eines Teils der Lichtleiter oder aller Lichtleiter vier Randabschnitte auf. Hierdurch kann eine einfache Anordnung der Lichtleiter zueinander erfolgen, insbesondere, falls zumindest ein Teil der Lichtleiter in einer oder mehreren Zeilen angeordnet ist. Die Austrittsflächen von zumindest zwei Lichtleitern können in einer gemeinsamen Ebene liegen, was zu einer einfachen Überschneidung von deren Lichtpfaden führen kann.In a further embodiment of the invention, it is preferably provided that, in the case of at least two adjacent light guides, a respective light guide opens into the connection section with an exit surface, a respective exit surface then having a surface edge. Preferably, in this case, the surface edges of the light guides on two or more edge portions, which are connected for example via corners or radii, wherein adjacent edge portions of the light guide can extend parallel to each other, but not necessarily have. Due to the parallel extension, a defined and, for example, constant overlap of the light emerging from these light guides is made possible. Preferably, it is provided for a part of the light guides or all the light guides that their edge portions, which are arranged adjacent to edge portions of adjacent light guides, then extend parallel to the edge portion of the adjacent light guide. For example, a surface edge of at least a part of the light guides or of all the light guides has four edge sections. In this way, a simple arrangement of the optical fibers to each other, in particular, if at least a portion of the optical fibers is arranged in one or more rows. The exit surfaces of at least two optical fibers can lie in a common plane, which can lead to a simple overlap of their light paths.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass eine Querschnittsfläche der Mantelfläche, insbesondere des Lichtleiterabschnitts, zumindest eines Lichtleiters hinsichtlich seiner Form entsprechend der Austrittsfläche dieses Lichtleiters ausgestaltet ist, um eine effektive Formung des hindurchtretenden Lichts zu ermöglichen. Die Querschnittsfläche ist beispielsweise eckig ausgestaltet. Alternativ zur eckigen Ausgestaltung der Querschnittsfläche ist auch denkbar, diese rund oder elliptisch auszugestalten. Ferner ist denkbar, die Querschnittsfläche als Vieleck, sowohl als regelmäßiges als auch als unregelmäßiges Vieleck auszugestalten. Zudem ist denkbar, dass sich der Querschnitt hinsichtlich seiner Umfangsform im Verlauf ändert. Der Querschnitt ist des Weiteren beispielsweise symmetrisch oder asymmetrisch.In a further embodiment of the invention, it is conceivable for a cross-sectional area of the lateral surface, in particular of the optical waveguide section, of at least one optical waveguide to be configured with regard to its shape in accordance with the exit surface of this optical waveguide in order to enable effective shaping of the light passing through. The cross-sectional area is designed, for example, angular. As an alternative to the angular configuration of the cross-sectional area, it is also conceivable to make it round or elliptical. It is also conceivable to design the cross-sectional area as a polygon, both as a regular and as an irregular polygon. In addition, it is conceivable that the cross section changes with respect to its circumferential shape in the course. The cross section is furthermore, for example, symmetrical or asymmetrical.
Vorzugsweise ist die Mantelfläche zumindest eines Lichtleiters als Pyramidenstumpf oder etwa als Pyramidenstumpf ausgebildet. Diese kann dann eine Vielzahl von zueinander angewinkelten, den Pyramidenstumpf bildenden Mantelabschnitten aufweisen. Beispielsweise kann der Pyramidenstumpf drei oder vier Mantelabschnitte aufweisen oder als n-seitiger Pyramidenstumpf mit n-Mantelflächen ausgebildet sein.Preferably, the lateral surface of at least one light guide is designed as a truncated pyramid or approximately as a truncated pyramid. This can then have a plurality of mutually angled, forming the truncated pyramid shell sections. For example, the truncated pyramid may have three or four cladding sections or be formed as an n-sided truncated pyramid with n-cladding surfaces.
Zumindest ein Mantelabschnitt zumindest eines Lichtleiters kann sich beispielsweise linear oder geradlinig erstrecken. Denkbar ist auch, dass sich der zumindest ein Mantelabschnitt alternativ entlang eines Polynoms n-ten Grades erstreckt und/oder gebogen und/oder kurvenförmig ausgestaltet ist. Des Weiteren ist denkbar, den Mantelabschnitt als Freiformfläche zu gestalten. Der zumindest eine Lichtleiter kann auch eine Mischung derartiger Mantelabschnitte haben. Mit anderen Worten gibt es neben der Möglichkeit, den Querschnitt des Lichtleiters zu definieren, die Möglichkeit, den Verlauf des Querschnitts entlang des Lichtleiters zur Lichtsteuerung anzupassen.At least one jacket section of at least one light guide can extend, for example, linearly or rectilinearly. It is also conceivable that the at least one cladding section alternatively extends along an n-th degree polynomial and / or is curved and / or curvilinear. Furthermore, it is conceivable to design the shell section as a freeform surface. The at least one light guide may also have a mixture of such shell sections. In other words, in addition to being able to define the cross section of the light guide, there is the possibility of adjusting the profile of the cross section along the light guide for light control.
Hinsichtlich einer Länge zumindest eines Lichtleiters kann vorgesehen sein, dass diese zwischen 5 mm und 35 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 20 mm, liegt oder besonders bevorzugt um 15 mm beträgt. Als Länge kann hierbei der Abstand von der Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters bis zur Auskoppelfläche der Optik angesehen sein. Es hat sich gezeigt, dass sich bei diesen Längen eine vorteilhafte Richtwirkung mit einem derartigen Lichtleiter ermöglicht ist, um möglichst viel Licht durch eine gegebene Apertur zu führen. Bei der Apertur handelt es sich beispielsweise um eine nachgeschaltete Sekundäroptik. Eine im Automobilbereich gängige Apertur kann hierbei eine Breite zwischen 30 mm bis 70 mm aufweisen. Diese muss nicht notwendigerweise kreisrund sein, sondern kann z.B. auch rechteckig ausgeprägt sein, insbesondere mit niedrigerer Höhe, z.B. zwischen 20mm und 50mm. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass bei den genannten Längen des Lichtleiters ein ausreichender Homogenisierungsgrad für das durch die Apertur hindurchtretende Licht ermöglicht ist. Je länger ein Lichtleiter ist, desto besser kann darin durchstrahlendes Licht gerichtet und homogenisiert werden. Allerdings führt ein längerer Lichtleiter auch dazu, dass eingekoppeltes Licht auf Grund der flacheren Ausgestaltung des Lichtleiters durch die Mantelfläche des Lichtleiters eher hindurchtreten kann, auf Grund eines Überschreitens des Totalreflektion-Grenzwinkels. Ein längerer Lichtpfad „im Material“ führt zudem zu größeren Absorptionsverlusten. Es hat sich somit herausgestellt, dass die vorstehend angegebenen Längen ideal für eine Optik, insbesondere beim Einsatz in einem Fahrzeugscheinwerfer, hinsichtlich Bauraumbedarf und Effizienz sind.With regard to a length of at least one optical waveguide, it may be provided that it is between 5 mm and 35 mm, preferably between 10 mm and 20 mm, or is particularly preferably 15 mm. In this case, the distance from the coupling-in surface of the at least one optical waveguide to the outcoupling surface of the optical system can be regarded as the length. It has been found that with these lengths an advantageous directivity is possible with such a light guide in order to guide as much light as possible through a given aperture. The aperture is, for example, a secondary secondary optic. A common aperture in the automotive industry can have a width of between 30 mm and 70 mm. This must not necessarily be circular, but may for example also be rectangular, in particular with lower height, for example between 20mm and 50mm. Furthermore, it has been found that a sufficient degree of homogenization of the light passing through the aperture is made possible with the stated lengths of the light guide. The longer a light guide, the better it can be directed and homogenized light radiating through it. However, a longer optical waveguide also leads to the fact that coupled-in light can pass through the lateral surface of the optical waveguide on account of the flatter configuration of the optical waveguide, owing to an exceeding of the total reflection critical angle. A longer light path "in the material" also leads to greater absorption losses. It has thus been found that the above-mentioned lengths are ideal for optics, in particular when used in a vehicle headlight, in terms of space requirements and efficiency.
Mit den Lichtleitern erfolgt vorzugsweise eine Formung oder Führung der Lichtpfade von deren jeweiligen Einkoppelfläche bis zu deren jeweiligen Austrittsseite oder Austrittsfläche, die im Verbindungsabschnitt mündet. Es kann somit ein optisches Richten der Lichtpfade zwischen der Einkoppelfläche und der Austrittsseite eines jeweiligen Lichtleiters vorgesehen sein. Alternativ ist denkbar, die optische Richtung der Lichtpfade nach dem jeweiligen Eintrittsabschnitt eines Lichtleiters zu beeinflussen. Vorzugsweise wirkt der Verbindungsabschnitt, insbesondere im Wesentlichen, nicht optisch richtend bezüglich der Lichtpfade, sondern führt beispielweise nur zu einer abschnittsweisen Mischung der Lichtpfade. Ein Verhältnis zwischen einer Länge eines Lichtleiters - zwischen der Einkoppelfläche und der Austrittsseite - und einem Radius oder einer Kantenlänge der Einkoppelfläche ist vorzugsweise für einen Teil der Lichtleiter oder für alle Lichtleiter gleich oder im Wesentlichen gleich. Beispielsweise ist als Länge 10,75mm und als Radius 0,6mm vorgesehen, so kann als Verhältnis 10,75:0,6=∼18 vorgesehen sein kann. Des Weiteren ist denkbar eine Länge eines Lichtleiters, wie obenstehend erläutert, als Abstand zwischen der Einkoppelfläche des Lichtleiters und der Austrittsfläche der Optik anzusehen. Ein Verhältnis zwischen dieser Länge und dem Radius der Einkoppelfläche liegt vorzugsweise in einem bestimmten Bereich. Das Verhältnis liegt beispielsweise zwischen 15,9:0,6=26,5 und 12,9:0,6=21,5, also zwischen 26,5 und 21,5. Mit Vorteil kann bei zumindest einem Lichtleiter vorgesehen sein, dass ein Winkel oder Neigungswinkel zwischen einer Schwerachse entlang des Lichtleiters und einer optischen Hauptachse der zumindest einen in den Lichtleiter einstrahlenden Lichtquelle und/oder der Optik kleiner oder gleich 30°, bevorzugt kleiner oder gleich 10°, idealerweise kleiner oder gleich 5° beträgt. Hierdurch ist eine hohe Effizienz des Lichtleiters ermöglicht, indem äußerst wenig Licht über dessen Mantelfläche austreten kann. Es ist denkbar, dass bei einer Vielzahl von Lichtleitern diese zumindest teilweise unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen können. So können beispielsweise die Lichtleiter, die im mittigen Bereich der Optik benachbart zur optischen Hauptachse angeordnet sind, einen geringeren Neigungswinkel aufweisen als die äußeren Lichtleiter. Es ist beispielsweise denkbar, dass äußere Lichtleiter, bei denen, insbesondere bei einem Fahrzeugscheinwerfer, typischerweise kleinere Leuchtdichten oder Lichtintensitäten benötigt werden, der Neigungswinkel bei Bedarf auch größer als die vorstehend angegebenen Bereiche sein kann. Neben der Formung und Ausgestaltung der Mantelfläche des zumindest einen Lichtleiters hat der Neigungswinkel der Schwerachse des Lichtleiters bezüglich der optischen Hauptachse oder zur normalen Hauptabstrahlrichtung der ihm zugeordneten LED(s) einen großen Einfluss auf die resultierende Leuchtdichteverteilung.The light guides are preferably used to shape or guide the light paths from their respective coupling surface to their respective exit side or exit surface, which opens into the connecting section. It can thus be provided an optical directing of the light paths between the coupling surface and the outlet side of a respective light guide. Alternatively, it is conceivable to influence the optical direction of the light paths after the respective entry section of a light guide. Preferably, the connecting portion, in particular essentially, does not have an optically directing with respect to the light paths, but leads, for example, only to a partial mixing of the light paths. A ratio between a length of a light guide - between the coupling surface and the outlet side - and a radius or an edge length of the coupling surface is preferably the same or substantially the same for a part of the light guides or for all light guides. For example, if the length is 10.75 mm and the radius is 0.6 mm, the ratio 10.75: 0.6 = ~18 can be provided. Furthermore, it is conceivable to regard a length of a light guide, as explained above, as the distance between the coupling surface of the light guide and the exit face of the optic. A ratio between this length and the radius of the coupling surface is preferably in a certain range. The ratio is, for example, between 15.9: 0.6 = 26.5 and 12.9: 0.6 = 21.5, ie between 26.5 and 21.5. It can advantageously be provided in at least one optical waveguide that an angle or angle of inclination between a gravity axis along the optical waveguide and a main optical axis of the at least one light source radiating into the light guide and / or the optics is less than or equal to 30 °, preferably less than or equal to 10 ° , ideally less than or equal to 5 °. As a result, a high efficiency of the optical fiber is made possible by very little light can escape through the lateral surface. It is conceivable that in the case of a multiplicity of optical waveguides these can have at least partially different angles of inclination. For example, the optical fibers, which are arranged in the central region of the optical system adjacent to the main optical axis, have a smaller inclination angle than the outer optical fibers. It is conceivable, for example, that outer light guides, in which, in particular in the case of a vehicle headlight, typically smaller luminances or light intensities are required, the angle of inclination may, if required, also be greater than the ranges indicated above. In addition to the shaping and configuration of the lateral surface of the at least one light guide, the angle of inclination of the heavy axis of the light guide with respect to the main optical axis or to the normal main emission direction of the LED (s) assigned to it has a great influence on the resulting luminance distribution.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Lichtquellen nicht und/oder beispielsweise nicht exakt in einer Reihe und/oder nicht exakt in einer Ebene und/oder nicht äquidistant zu platzieren, um die Leuchtdichteverteilung zu beeinflussen. Vorzugsweise sind für eine möglichst kompakte Optik, die Abstände der Lichtquellen zueinander möglichst gering. Beispielsweise beim Einsatz von Lichtquellen in Form von LEDs sind die Abstände der Mittelpunkte von deren Licht emittierenden Flächen (LEF), insbesondere für aktuelle LED-Typen, vorzugsweise kleiner oder gleich 6 mm, bevorzugt, insbesondere im mittigen Bereich der Optik, kleiner oder gleich 3 mm. Es ist denkbar, dass die LEDs, wie vorstehend bereits angeführt, nicht äquidistant angeordnet sind, sondern beispielsweise in Baugruppen zusammengefasst werden. In den Baugruppen können die LEDs dann beispielsweise äquidistant zueinander angeordnet sein, wobei die Baugruppen zueinander unterschiedlich beabstandet sein können.In a preferred embodiment it can be provided not to place the light sources and / or for example not exactly in a row and / or not exactly in a plane and / or not equidistantly in order to influence the luminance distribution. Preferably, the distances of the light sources to each other are as small as possible for the most compact possible optics. For example, when using light sources in the form of LEDs, the distances of the centers of their light emitting surfaces (LEF), in particular for current LED types, preferably less than or equal to 6 mm, preferably, in the central region of the optics, less than or equal to 3 mm. It is conceivable that the LEDs, as already stated above, are not arranged equidistantly, but are combined, for example, into assemblies. In the assemblies, the LEDs can then be arranged, for example, equidistantly from each other, wherein the modules can be spaced apart from each other.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, eine Blende oder einen Spacer vorzusehen, die zumindest einen Teil der Lichtleiter umgreift, um Streulicht, das nicht in die Einkoppelflächen dieser Lichtleiter strahlt und/oder das aus deren Mantelflächen austritt, abzuschirmen. Die Blende kann hierbei plattenförmig sein und für einen jeweiligen Lichtleiter eine Durchgangsaussparung aufweisen, durch die dann der jeweilige Lichtleiter hindurchgeführt ist. Des Weiteren kann sich die Blende quer zur optischen Hauptachse der Optik erstrecken. Des Weiteren ist es denkbar, die Blende einstückig mit der Optik auszugestalten. Der Einsatz einer Blende hat somit den Vorteil, dass nicht eingekoppeltes Licht und/oder Licht, das anderweitig in die Optik eintreten würde (also nicht an der zugeordneten Einkoppelfläche) keinen Beitrag zur Lichtverteilung liefern kann. Streulicht von Lichtquellen, die in Lichtleitern Licht einkoppeln oder auch von anderen Lichtquellen kann somit mit der Blende geblockt werden.In a further embodiment of the invention, it is conceivable to provide a diaphragm or a spacer which surrounds at least a part of the light guide in order to shield stray light which does not radiate into the coupling surfaces of these light guides and / or which emerges from their lateral surfaces. The diaphragm can in this case be plate-shaped and have a passage opening for a respective optical fiber, through which the respective optical fiber is then guided. Furthermore, the diaphragm can extend transversely to the optical main axis of the optics. Furthermore, it is conceivable to design the panel in one piece with the optics. The use of a diaphragm thus has the advantage that uncoupled light and / or light that would otherwise enter the optics (ie not at the associated coupling surface) do not contribute to the light distribution can. Stray light from light sources that couple light into light guides or from other light sources can thus be blocked with the aperture.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Lichtleiter eine gleich große oder größere Einkoppelfläche im Vergleich zur LEF der ihm zugeordneten Lichtquelle aufweist, womit die Effizienz der Einkoppelung vorteilhafterweise erhöht ist. Idealerweise beträgt ein Verhältnis oder eine Toleranzanfälligkeit zwischen der Größe der Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters und der LEF der zugeordneten Lichtquelle zwischen 1 und 1,25 (Verhältnis) oder 100 bis 125% (Toleranzanfälligkeit). Vorzugsweise ist ein Verhältnis von 1,13 vorgesehen, insbesondere wenn ein Radius der Einkoppelflächen 0,6mm und eine Kantenlänge der LEF 1mm beträgt. Alternativ ist allerdings auch denkbar, auf Kosten der Effizienz, wie beispielsweise auf Kosten einer maximalen Lichtintensität, die Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters kleiner als die LEF der zugeordneten Lichtquelle auszugestalten, wobei ein Verhältnis beispielsweise 0,8 beträgt. Dies hat den Vorteil, dass eine Toleranzempfindlichkeit reduziert wird. Das heißt, dass Schwankungen einer Lichtintensität auf Grund einer Toleranz bezüglich einer Anordnung der dem zumindest einen Lichtleiter zugeordneten Lichtquelle in lateraler Richtung oder quer zur optischen Hauptachse der Lichtquelle, vergleichsweise gering ist. Zumindest kann selbst bei großen Toleranzen eine gleich bleibende Strahlungsintensität ermöglicht sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Toleranzanfälligkeiten oder Verhältnisse zwischen den Lichtleitern und den zugeordneten LEDs oder den zugeordneten Gruppen von LEDs vorliegen. Die mittigen oder innen liegenden LEDs und Lichtleiter können beispielsweise eine Toleranzanfälligkeit oder ein Verhältnis zwischen 60% und 100% (Toleranzanfälligkeit) oder 0,6 und 1,0 (Verhältnis) aufweisen. Die äußeren LEDs und Lichtleiter können beispielsweise eine Toleranzanfälligkeit oder ein Verhältnis zwischen 100% und 120% (Toleranzanfälligkeit) oder 1,0 und 1,2 (Verhältnis) aufweisen.In a further embodiment of the invention it can be provided that at least one optical fiber has an equal or larger coupling surface in comparison to the LEF of its associated light source, whereby the efficiency of the coupling is advantageously increased. Ideally, a ratio or a tolerance susceptibility between the size of the coupling surface of the at least one light guide and the LEF of the associated light source between 1 and 1.25 (ratio) or 100 to 125% (tolerance to tolerance). Preferably, a ratio of 1.13 is provided, in particular if a radius of the coupling surfaces is 0.6 mm and an edge length of the LEF is 1 mm. Alternatively, however, it is also conceivable, at the expense of efficiency, such as at the expense of a maximum light intensity, to design the coupling surface of the at least one light guide smaller than the LEF of the associated light source, wherein a ratio is, for example, 0.8. This has the advantage that a tolerance sensitivity is reduced. This means that fluctuations in a light intensity due to a tolerance with respect to an arrangement of the light source associated with the at least one light source in the lateral direction or transversely to the main optical axis of the light source is comparatively low. At least, even with large tolerances a constant radiation intensity can be made possible. Furthermore, it can be provided that different tolerance susceptibilities or relationships exist between the light guides and the associated LEDs or the associated groups of LEDs. For example, the central or inner LEDs and optical fibers may have a tolerance for tolerance or a ratio between 60% and 100% (tolerance to tolerance) or 0.6 and 1.0 (ratio). For example, the outer LEDs and optical fibers may have a tolerance for tolerance or a ratio between 100% and 120% (tolerance to tolerance) or 1.0 and 1.2 (ratio).
Mit Vorteil beträgt die Größe der LEF der Lichtquellen, insbesondere in Form von LEDs, 0,5 mm2 bis etwa 1,2 mm2. Ist die LEF beispielsweise quadratisch ausgestaltet, so können Kantenlängen von 0,7 mm oder 0,8 mm oder 1 mm oder 1,1 mm vorgesehen sein. Denkbar ist auch eine Fläche von 2 mm2 vorzusehen, wobei dann beispielsweise die Fläche rechteckig mit einer Kurzkante von 1 mm und einer Langkante von 2 mm ausgestaltet sein kann. Für die Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters kann zumindest entsprechendes gelten.Advantageously, the size of the LEF of the light sources, in particular in the form of LEDs, 0.5 mm 2 to about 1.2 mm 2 . If the LEF is square, for example, edge lengths of 0.7 mm or 0.8 mm or 1 mm or 1.1 mm can be provided. It is also conceivable to provide an area of 2 mm 2 , in which case, for example, the area can be designed rectangular with a short edge of 1 mm and a long edge of 2 mm. For the coupling surface of the at least one light guide can apply at least corresponding.
Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Licht emittierenden Fläche der Lichtquelle, insbesondere in Form der LED, und der Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters so gering wie möglich, um eine hohe Einkoppeleffizienz zu erreichen. Vorzugsweise beträgt ein Abstand kleiner oder gleich 700 µm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 400 µm, besonders bevorzugt etwa 250 µm.Preferably, a distance between the light-emitting surface of the light source, in particular in the form of the LED, and the coupling-in surface of the at least one light guide is as small as possible in order to achieve a high coupling-in efficiency. Preferably, a distance is less than or equal to 700 microns, more preferably less than or equal to 400 .mu.m, more preferably about 250 microns.
Es ist denkbar, dass die Einkoppelfläche des zumindest einen Lichtleiters und die lichtimitierende Fläche (LEF) eine gleiche Geometrie oder Umfangsform aufweisen, womit Licht effizient einkoppelbar ist. Bei der gleichen Umfangsform ist vorzugsweise eine Orientierung der Flächen in Umfangsrichtung ebenfalls gleich. Bei Bedarf können die Flächen selbstverständlich auch unterschiedlich sein. Die Einkoppelfläche und/oder die LEF sind beispielsweise rechteckig oder quadratisch oder rund ausgestaltet. Alternativ ist denkbar eine sechseckige oder n-eckige oder andere regel- oder unregelmäßige vieleckige Geometrien oder eine Freiform vorzusehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die LEF eine quadratische und die Einkoppelfläche eine runde oder regelmäßige Vieleckform, wie beispielsweise eine sechseckige Form, oder Geometrie auf. Durch eine derartige Ausgestaltung der Einkoppelfläche kann die LEF leichter bezüglich der Einkoppelfläche ausgerichtet werden.It is conceivable that the coupling-in surface of the at least one light guide and the light-imitating surface (LEF) have the same geometry or peripheral shape, with which light can be coupled in efficiently. In the same circumferential shape, an orientation of the surfaces in the circumferential direction is preferably the same. If necessary, the surfaces can of course also be different. The coupling surface and / or the LEF are configured, for example, rectangular or square or round. Alternatively, it is conceivable to provide a hexagonal or n-square or other regular or irregular polygonal geometries or a freeform. In the preferred embodiment, the LEF has a square and the coupling surface a round or regular polygonal shape, such as a hexagonal shape, or geometry. Such a configuration of the coupling-in surface makes it easier for the LEF to be aligned relative to the coupling-in surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können eine Vielzahl von Lichtleitern vorgesehen sein, die symmetrisch, insbesondere zu einer Ebene in der die optische Hauptachse der Optik liegt, angeordnet sind, um auf einfache Weise ein symmetrisches Lichtbild zu schaffen. Die Ebene kann sich im eingebauten Zustand der Optik senkrecht zur einer Horizontalebene erstrecken.In a further embodiment of the invention, a plurality of optical fibers can be provided, which are arranged symmetrically, in particular to a plane in which the optical main axis of the optics, in order to easily create a symmetrical light image. The plane can extend in the installed state of the optics perpendicular to a horizontal plane.
Mittig der Optik oder zumindest mittig der Optik, insbesondere im Bereich der optischen Hauptachse, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Lichtleiter in zumindest zwei oder mehr Zeilen, vorzugsweise drei oder mehr Zeilen, oder matrixartig angeordnet sein. Somit ist in diesem Bereich auf einfache Weise eine höhere Auflösung ermöglicht. Vorzugsweise sind mittig der Optik mehr Zeilen von Lichtleitern als randseitig vorgesehen. So ist denkbar, dass sich die Zeilen der Lichtleiter nicht über den gesamten gewünschten, insbesondere horizontalen, Bereich erstrecken, sondern seitlich von einer Zeile oder einer geringeren Anzahl von Zeilen mit Lichtleitern begrenzt sind. Alternativ können auch mehrere Zeilen vorgesehen sein, die sich über den gesamten gewünschten Bereich erstrecken. Vorzugsweise sind LEDs entsprechend zeilenartig angeordnet, wobei die Zeilen der LEDs, insbesondere die mittigen Zeilen der LEDs, individuell schaltbar sind.In the center of the optics or at least in the middle of the optics, in particular in the region of the main optical axis, in a further embodiment of the invention, light guides can be arranged in at least two or more rows, preferably three or more rows, or in a matrix. Thus, a higher resolution is easily possible in this area. Preferably, more lines of optical fibers are provided in the center of the optics than at the edge. Thus, it is conceivable that the lines of the optical fibers do not extend over the entire desired, in particular horizontal, region, but are laterally delimited by one row or a smaller number of rows with optical fibers. Alternatively, several lines can be provided, which extend over the entire desired area. Preferably, LEDs are arranged corresponding to a line, wherein the rows of LEDs, in particular the central lines of the LEDs, are individually switchable.
Mit Vorteil ermöglicht eine kleineren Austrittsfläche (z.B. im Vergleich zu randseitigen Lichtleitern), insbesondere der mittigen Lichtleiter, auch noch eine höhere Lichtintensität. Somit ist für Lichtquellen, insbesondere LEDs, die über die mittigen Lichtleiter Licht emittieren ein äußerst kleiner Winkelraum bedienbar, indem beispielsweise eine Spalte und/oder Zeile von zumindest zwei Lichtquellen oder jeweils zwei Lichtquellen gebildet wird. Durch die mehreren Lichtleiter im Zentrum der Optik kann hierdurch auch im Zentrum ein höherer Lichtstrom ausgebildet werden. Dies wiederum führt zu der Möglichkeit, im Einsatz der Optik über den mittleren Bereich eine größere, insbesondere vertikale, Ausdehnung, beispielsweise in einem Fernfeld zu erreichen, insbesondere wenn die Optik für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere bei einem Fernlicht eingesetzt ist. Advantageously, a smaller exit area (eg compared to edge-side light guides), in particular the central light guide, also allows a higher light intensity. Thus, for light sources, in particular LEDs, which emit light via the central light guides, an extremely small angular space can be operated, for example by forming a column and / or row of at least two light sources or in each case two light sources. As a result of the multiple light guides in the center of the optics, a higher luminous flux can thus be formed in the center as well. This in turn leads to the possibility of using the optics over the middle region to achieve a larger, in particular vertical, extension, for example in a far field, in particular if the optic is used for a vehicle headlight, in particular in a high beam.
Die Lichtquellen für den mittleren Bereich der Optik können beispielsweise elektronisch getrennt voneinander angesteuert sein oder auch zu Gruppen zusammengefasst werden. Dies kann im Übrigen für alle Lichtquellen vorgesehen sein.The light sources for the central region of the optics can be electronically separated from each other, for example, or grouped together. Incidentally, this may be provided for all light sources.
In einer jeweiligen Zeile sind beispielsweise zwei Lichtleiter angeordnet. Es ist denkbar seitlich der Zeilen einen Lichtleiter oder einreihig angeordnete Lichtleiter vorzusehen. Im Einsatz der Optik erstrecken sich die Zeilen beispielsweise in Horizontalrichtung.For example, two light guides are arranged in a respective row. It is conceivable to provide a light guide or a single-row light guide laterally of the lines. In use of the optics, the lines extend, for example, in the horizontal direction.
Weiter vorzugsweise weisen die außermittigen Lichtleiter einen größeren Querschnitt als die mittigen Lichtleiter auf, womit Licht über einen größeren Bereich abstrahlbar ist. Dies kann zu einem breiten Lichtbild in einem Fernlicht, insbesondere in Horizontalrichtung beim Einsatz in einem Fahrzeugscheinwerfer führen, während mittig eine hohe Auflösung vorgesehen ist.Further preferably, the eccentric optical fibers have a larger cross-section than the central optical fibers, with which light can be emitted over a larger area. This can lead to a wide light image in a high beam, in particular in the horizontal direction when used in a vehicle headlamp, while centrally high resolution is provided.
Beispielsweise sind bei einer bevorzugten Ausführungsform zwölf Lichtleiter vorgesehen, denen jeweils zumindest eine Lichtquelle oder LED zugeordnet ist. Denkbar wäre auch beispielsweise 4, 5, 6, 8, 10, 11, 17, 24 oder 36 Lichtleiter vorzusehen, denen jeweils zumindest eine Lichtquelle oder LED zugeordnet ist. Die Anzahl kann hierbei abhängig von einer Bauraumgröße, von Treibern und/oder von einer Elektronik sein. Die Anordnung der Lichtleiter kann frei ausgestaltet sein. So können diese in einer oder mehreren Zeilen und/oder Spalten oder als Matrix angeordnet sein. Oder sie können in einer gemischten Anordnung, wie vorstehend erläutert, vorgesehen sein, wobei mittig eine Matrixanordnung vorgesehen sein kann und seitlich eine einreihige Anordnung ausbildbar ist. Beispielsweise können 8 Spalten vorgesehen sein, die mittig in zwei Zeilen mit jeweils zwei Lichtleitern aufgespaltet sind. Denkbar wäre auch, wie vorstehend angeführt, andere Varianten vorzusehen, wie beispielsweise, dass außen seitlich jeweils eine Zeile ausgebildet ist und sich dann jeweils zwei Zeilen innen anschließen und dann mittig drei Zeilen vorgesehen sind.For example, in a preferred embodiment, twelve light guides are provided, to each of which at least one light source or LED is assigned. It would also be conceivable, for example, to provide 4, 5, 6, 8, 10, 11, 17, 24 or 36 optical fibers, to each of which at least one light source or LED is assigned. The number may depend on a size of space, drivers and / or electronics. The arrangement of the light guides can be designed freely. Thus, these may be arranged in one or more rows and / or columns or as a matrix. Or they can be provided in a mixed arrangement, as explained above, wherein a matrix arrangement can be provided in the center and a single-row arrangement can be formed laterally. For example, 8 columns can be provided, which are split in the middle in two lines, each with two light guides. It would also be conceivable, as stated above, to provide other variants, such as, for example, that one row is formed laterally on the outside and then two rows each connect inside and then three rows are provided in the middle.
Vorzugsweise ist eine Dicke des Verbindungsabschnitts in Strahlrichtung gesehen auf einen Abstand der Lichtleiter zueinander und/oder auf deren Länge hin angepasst. Durch die Anpassung an deren Länge erfolgt praktisch eine Anpassung an deren Richtwirkung. Der Verbindungsabschnitt kann beispielsweise gebogen ausgestaltet sein, um ihn an eine nachgeschaltete Sekundäroptik anzupassen. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein dass dieser keine konstante Dicke hat oder nicht planar ausgestaltet ist. Der Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise geometrisch derart ausgestaltet, dass er die Lichtpfade nicht zu sehr mischt, womit Pixel nicht mehr unterscheidbar wären, noch zu wenig mischt, um dunkle Zwischenbereiche zu vermeiden. Eine Dicke des Verbindungsabschnitts beträgt beispielsweise, insbesondere abhängig vom verwendeten Material, zwischen 0,5 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm, idealerweise zwischen 1,2 mm und 2,5 mm.Preferably, a thickness of the connecting portion seen in the beam direction to a distance of the optical fibers to each other and / or adapted to the length thereof. By adapting to their length is practically an adaptation to the directivity. The connecting portion may for example be designed bent to adapt it to a downstream secondary optics. Thus, it can be provided, for example, that it does not have a constant thickness or is not planar. The connecting section is preferably geometrically designed so that it does not mix the light paths too much, so that pixels would no longer be distinguishable, nor mix enough to avoid dark intermediate areas. A thickness of the connecting portion is, for example, depending on the material used, between 0.5 mm and 10 mm, more preferably between 1 mm and 5 mm, ideally between 1.2 mm and 2.5 mm.
Die Austrittsfläche des Verbindungsabschnitts ist vorzugsweise an die Lichtleiter angepasst. Die Austrittsfläche ist beispielsweise planar ausgestaltet oder alternativ einfach gekrümmt, um in, vor oder nach einer Fokalebene einer nachgestalteten Sekundäroptik oder Projektionsoptik zu liegen und an diese angepasst zu sein. Denkbar ist auch, dass sie eine gezielte beliebige freiförmige Krümmung aufweist.The exit surface of the connecting portion is preferably adapted to the light guides. The exit surface is configured, for example, planar or alternatively simply curved to lie in, before or after a focal plane of a reshaped secondary optics or projection optics and adapted to these. It is also conceivable that it has a specific arbitrary free-shaped curvature.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Austrittsfläche des Verbindungsabschnitts weist diese für einzelne Lichtleiter und/oder für alle Lichtleiter und/oder für eine Gruppe von Lichtleitern und/oder für eine jeweilige Gruppe von Lichtleitern jeweils eine Facette auf. Die jeweilige Facette kann dann an den oder die entsprechenden Lichtleiter oder an die entsprechende Gruppe von Lichtleitern angepasst sein. Somit kann die Krümmung für einzelne Lichtleiter und/oder für Gruppen von Lichtleitern unterschiedlich ausgelegt sein. Die Krümmung der Austrittsfläche kann beispielsweise symmetrisch oder asymmetrisch sein und in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich verlaufen, beispielsweis kann sie horizontal anders verlaufen als vertikal. Durch eine gezielte Auslegung der Austrittsfläche kann ein ähnlicher Mischungseffekt wie bei dem Verbindungsabschnitt erreicht werden, wobei dies lokal äußerst genau steuerbar ist, wie beispielsweise für einen Lichtleiter mehr und für einen anderen Lichtleiter weniger.In a preferred embodiment of the exit surface of the connecting portion, this has in each case a facet for individual optical waveguides and / or for all optical waveguides and / or for a group of optical waveguides and / or for a respective group of optical waveguides. The respective facet can then be adapted to the corresponding light guide or to the corresponding group of light guides. Thus, the curvature can be designed differently for individual light guides and / or for groups of light guides. For example, the curvature of the exit surface may be symmetrical or asymmetrical and may be different in different directions, for example it may be horizontally different than vertical. By a targeted design of the exit surface, a similar mixing effect can be achieved as in the connecting portion, which is locally controlled very precisely, such as for one optical fiber more and less for another optical fiber.
Mit Vorteil sind, wie vorstehend angeführt, die Lichtleiter und der Verbindungsabschnitt aus demselben Material gebildet. Vorzugsweise sind diese Komponenten einstückig oder aus einem Stück ausgebildet, so dass keine Justierung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Lichtleiter stattfinden muss. Advantageously, as stated above, the optical fibers and the connecting portion are formed of the same material. Preferably, these components are formed integrally or in one piece, so that no adjustment between the connecting portion and the light guide must take place.
Als Material ist vorzugsweise Silikon für die Optik eingesetzt. Hierbei handelt es sich um ein optisch Transparentes Material mit ausreichend hohem Widerstand gegen hohe auftretende Leistungsdichten, das zugleich äußerst flexibel formbar ist. Es können aber auch Kunststoffe wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Glas für die Optik eingesetzt werden, wobei dies insbesondere abhängig von einem Abstand, einer konkreten Form der Optik und einer Strahlungsintensität/Leuchtdichte der LEDs abhängen kann.The material used is preferably silicone for optics. This is an optically transparent material with sufficiently high resistance against high occurring power densities, which is also extremely flexible formable. However, it is also possible to use plastics such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or glass for optics, and this may depend, in particular, on a distance, a specific shape of the optics and a radiation intensity / luminance of the LEDs.
Erfindungsgemäß ist ein Beleuchtungssystem mit einer Optik gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Das Beleuchtungssystem hat des Weiteren eine Mehrzahl von Lichtquellen, deren emittierbares Licht über die Einkoppelflächen in die Optik einkoppelbar ist.According to the invention, a lighting system with an optical system according to one or more of the preceding aspects is provided. The illumination system furthermore has a plurality of light sources, the emissable light of which can be coupled into the optics via the coupling surfaces.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Mehrzahl von Lichtquellen um Licht emittierende Dioden (LEDs), die beispielsweise matrixartig angeordnet sind. Somit kann ein äußerst kompaktes Beleuchtungssystem geschaffen werden.Preferably, the plurality of light sources are light-emitting diodes (LEDs), which are arranged, for example, like a matrix. Thus, an extremely compact lighting system can be created.
Vorzugsweise ist der Optik eine Sekundäroptik nachgeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Lichtpfade der Lichtquellen zunächst durch die Lichtleiter näher zueinander geführt sind. Dies ist erforderlich, da die Lichtquellen, insbesondere deren LEF, nicht unendlich nahe zueinander positionierbar sind. Diese zueinander Führung erfolgt dann in einer insbesondere virtuellen, nicht zwangsläufig planaren, Fokalebene der Sekundäroptik. Es ist denkbar weitere Sekundäroptiken vorzusehen. Vorzugsweise ist die Sekundäroptik oder sind die Sekundäroptiken als Linsen ausgestaltet.Preferably, the optics is followed by secondary optics. This has the advantage that the individual light paths of the light sources are initially guided closer to one another by the light guides. This is necessary because the light sources, in particular their LEF, can not be positioned infinitely close to one another. This mutual guidance then takes place in a particular virtual, not necessarily planar, focal plane of secondary optics. It is conceivable to provide further secondary optics. Preferably, the secondary optics or the secondary optics are designed as lenses.
Vorzugsweise ist die Austrittsfläche der Optik an die Fokalebene der nachgeschalteten Sekundäroptik angepasst. Insbesondere liegt sie in Strahlrichtung gesehen vor der Fokalebene. Die Krümmung der Austrittsfläche kann dabei etwa der Krümmung der Fokalebene entsprechen. Sind Facetten bei der Austrittsfläche vorgesehen, so kann die Ausleuchtung der Sekundäroptik gezielt optimiert, insbesondere erhöht werden. Hierdurch kann die Effizienz des Beleuchtungssystems, insbesondere bei einer vorgegebenen Apertur der Sekundäroptik, optimiert werden.Preferably, the exit surface of the optics is adapted to the focal plane of the downstream secondary optics. In particular, it lies in the beam direction in front of the focal plane. The curvature of the exit surface can correspond approximately to the curvature of the focal plane. If facets are provided at the exit surface, then the illumination of the secondary optics can be specifically optimized, in particular increased. As a result, the efficiency of the illumination system, in particular for a given aperture of the secondary optics, can be optimized.
Zusätzlich oder alternativ zum Mischung der Lichtpfade über den Verbindungsabschnitt und/oder über die Austrittsfläche kann die Sekundäroptik ausgestaltet sein, eine derartige Mischung zu leisten und/oder zu unterstützen. Vorzugsweise weist die Sekundäroptik an ihrer Lichtaustrittsfläche mehrere Facetten auf, die das Licht gezielt, beispielsweise um Bruchteile eines Grades, insbesondere mit einer beliebigen Verteilungsfunktion, mischt. Somit kann eine Mischung abweichend von einer Normalverteilung vorgesehen sein. Die Mischung kann richtungsabhängig zum Beispiel in Horizontalrichtung anders als in Vertikalrichtung ausgebildet sein und/oder symmetrisch oder auch nicht-symmetrisch erfolgen. Die facettenartige Ausgestaltung der Lichtaustrittsfläche ist äußerst vorteilhaft zur Farbmischung. So können beispielsweise Bereiche, die eine etwas blauere Färbung aufgrund von Dispersion aufweisen und Bereiche, die beispielsweise eine gelbere und/oder rötere Färbung aufweisen, gemischt werden, damit der daraus resultierende Farbeindruck weißer ist. Die Lichtaustrittsfläche ist vorzugsweise konvex ausgestaltet. Die Facetten weisen beispielsweise eine Größe von ca. 1 mm2 auf. Die Facetten können hinsichtlich ihrer Wirkung identisch ausgelegt sein. Denkbar ist, dass sie Licht eines Punktes einer Abbildungsebene nicht exakt in einem Punkt oder Winkel im Fernfeld abbilden, sondern in einem Winkelbereich, der nur Bruchteile eines Grades betragen kann. Die Winkelbereiche können auch horizontal und vertikal unterschiedlich sein und im Gegensatz zu einer Streufunktion nur einen definierten Bereich umfassen. Mit anderen Worten kann eine gezielte Verschmierung vorgesehen sein.In addition or as an alternative to the mixing of the light paths via the connection section and / or via the exit surface, the secondary optics can be designed to afford and / or support such a mixture. Preferably, the secondary optics has at its light exit surface on several facets, the light targeted, for example, by fractions of a degree, in particular with any distribution function, mixes. Thus, a mixture may be provided deviating from a normal distribution. The mixture can be direction-dependent, for example in the horizontal direction differently than in the vertical direction and / or symmetrical or non-symmetrical. The faceted design of the light exit surface is extremely advantageous for color mixing. Thus, for example, areas that have a slightly bluer color due to dispersion and areas that have, for example, a yellower and / or redder color, are mixed so that the resulting color impression is whiter. The light exit surface is preferably configured convex. The facets have, for example, a size of about 1 mm 2 . The facets can be designed identically in terms of their effect. It is conceivable that they do not map light of a point of an imaging plane exactly at a point or angle in the far field, but in an angular range which can only amount to fractions of a degree. The angle ranges can also be different horizontally and vertically and, in contrast to a scattering function, comprise only a defined range. In other words, a targeted smearing can be provided.
Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer mit einem Beleuchtungssystem gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen.According to the invention, a headlamp is provided with a lighting system according to one or more of the preceding aspects.
Der Scheinwerfer ist beispielsweise bei einem Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers in einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen oder Kraftrad. Des Weiteren kann es sich bei dem Fahrzeug um ein autonomes oder teil-autonomes Fahrzeug handeln.The headlight is used for example in a vehicle. The vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle. The land-based vehicle may be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferred is the use of the vehicle headlight in a truck or passenger car or motorcycle. Furthermore, the vehicle may be an autonomous or semi-autonomous vehicle.
Weitere Anwendungsbereiche können beispielsweise Scheinwerfer für Effektlichtbeleuchtungen, Entertainmentbeleuchtungen, Architainmentbeleuchtungen, Allgemeinbeleuchtung, medizinische und therapeutische Beleuchtung, Horticulture etc. sein. Further areas of application may be, for example, floodlights for effect lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting, horticulture, etc.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
-
1a bis1d verschiedene Ansichten einer Optik mit einer Mehrzahl von Lichtleitern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 in einer vereinfachten Seitenansicht einen Teil der Optik zusammen mit Lichtquellen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, -
3 in einem Diagramm die Effizienz einer Einkopplung eines Lichts von Lichtquellen in die Lichtleiter in Abhängigkeit eines Abstands der Lichtquellen von der Optik, -
4 in einem Diagramm eine Einkoppeleffizienz eines Lichts von Lichtquellen in die Lichtleiter und eine Toleranzanfälligkeit jeweils in Abhängigkeit einer Größe einer Einkoppelfläche eines jeweiligen Lichtleiters zur Größe einer Licht emittierenden Fläche der jeweiligen Lichtquelle, -
5 in einer perspektivischen Darstellung eine Optik gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zusammen mit einer Blende, -
6 in einer stark vereinfachten Darstellung einen Teil einer Optik, wie etwa in2 , mit einer nachgeschalteten Sekundäroptik, -
7 in einer Seitenansicht dieOptik aus 1 zusammen mit einer Fokalebene der nachgeschalteten Sekundäroptik, -
8 eine mögliche Intensitätsverteilung in einem Fernfeld und -
9a und9b jeweils in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform einer einfachen Sekundäroptik.
-
1a to1d different views of an optical system with a plurality of optical fibers according to a first embodiment, -
2 in a simplified side view part of the optics together with light sources according to another embodiment, -
3 in a diagram, the efficiency of a coupling of a light from light sources into the optical fibers in dependence of a distance of the light sources from the optics, -
4 1 shows a coupling-in efficiency of a light of light sources into the light guides and a susceptibility to tolerances depending in each case on a size of a coupling-in surface of a respective light guide to the size of a light-emitting surface of the respective light source; -
5 in a perspective view of an optic according to another embodiment, together with a diaphragm, -
6 in a highly simplified representation of part of an optic, such as in2 , with a downstream secondary optics, -
7 in a side view of theoptics 1 together with a focal plane of the downstream secondary optics, -
8th a possible intensity distribution in a far field and -
9a and9b each in a perspective view of an embodiment of a simple secondary optics.
Gemäß
Gemäß
In
In der Rückansicht gemäß
Gemäß
Des Weiteren sind in
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Mit anderen Worten ist bei der Erfindung der Verbindungsabschnitt derart ausgestaltet, dass eine Überschneidung der Lichtpfade zumindest zweier benachbarter oder eines Teils benachbarter Lichtleiter oder aller benachbarter Lichtleiter erfolgt, so dass zwischen zwei sich überschneidenden Lichtpfaden in einem Lichtpfad kein dunkler Zwischenbereich erkennbar ist und/oder so dass zwei sich überschneidende Lichtpfade in einem Fernfeld unterscheidbar sind. Unterscheidbar heißt, dass falls durch einen der beiden Lichtpfade kein Licht emittiert wird, ein dunkler Bereich im Fernfeld vorgesehen ist.In other words, in the invention, the connecting portion is configured such that an overlapping of the light paths of at least two adjacent or a part of adjacent optical fibers or all adjacent optical fibers, so that between two overlapping light paths in a light path no dark intermediate region is visible and / or so that two intersecting light paths are distinguishable in a far field. Distinguishable means that if no light is emitted by one of the two light paths, a dark area is provided in the far field.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Lichtleiter nicht unendlich nahe zueinander angeordnet werden können. Bauartbedingt sind üblicher Weise zumindest kleine Radien am Übergang zwischen den Lichtleitern ausgebildet. Durch diesen Versatz der Lichtleiter zueinander entstehen ohne den Verbindungsabschnitt unerwünschte dunkle Zwischenräume zwischen den Pixeln. Durch das Konzept des Verbindungsabschnitts oder der Basisplatte oder eine gemeinsamen Bereichs benachbarter Lichtleiter ist somit eine geringfügige Mischung der Randbereiche zweier Pixel vorgesehen, womit der genannte Effekt reduziert oder sogar eliminiert werden kann. Somit können die Grenzen zweier Pixel verschwimmen und die Lichtstärkeverteilung einer Abbildung im Fernfeld ist homogen ausgestaltet. Außerdem kann durch mögliche Freiformen der Mantelflächen der Lichtleiter eine beliebige oder flexibel einstellbare Lichtverteilung ermöglicht werden.This solution has the advantage that the light guides can not be arranged infinitely close to each other. Due to the design usually at least small radii are formed at the transition between the optical fibers. By this offset of the optical fibers to each other arise without the connecting portion undesirable dark spaces between the pixels. By the concept of the connecting portion or the base plate or a common area of adjacent optical fibers, a slight mixture of the edge areas of two pixels is thus provided, with which said effect can be reduced or even eliminated. Thus, the boundaries of two pixels can blur and the luminous intensity distribution of a far field image is made homogeneous. In addition, any desired or freely adjustable light distribution can be made possible by possible freeforming of the lateral surfaces of the light guides.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass als Lichtquellen Laser Activated Remote Phosphor (LARP) Module oder LARP Anordnungen vorgesehen sind. Individuelle Abstrahlflächen der LARP Module können dann als gelb-konvertierender Leuchtstoff ausgebildet sein. Eine blaue Laserdiode eines jeweiligen LARP Moduls kann blaues Laserlicht als Anregungsstrahlung zum zugeordneten Leuchtstoff emittieren, wo das blaue Laserlicht zumindest teilweise in gelbes Konversionslicht konvertiert wird und beispielsweise zusammen mit nichtkonvertierter Anregungsstrahlung ein, beispielsweise weißes, Nutzlicht ausgegeben wird. Ein Durchmesser einer Abstrahlfläche eines jeweiligen Leuchtstoffs kann dann sehr klein sein, beispielsweise kleiner als 500 µm, insbesondere kleiner als 50µm und in im Besonderen kleiner als 20µm, sein (Durchmesser ist = Abfall auf z.B. 1/e2 der Mittenintensität). Die Anregungsstrahlung der Laserdioden können sehr punktuell auf den zugeordneten Leuchtstoff eingangsseitig gerichtet sein. Eine sogenannte Spotform oder Leuchtfleck der jeweiligen Anregungsstrahlung auf dem zugeordneten Leuchtstoff ist üblicherweise elliptisch ausgebildet. Vorzugsweise sind die Einkoppelflächen der nachgeschalteten Lichtleiter dann entsprechend ausgebildet und weisen somit vorzugsweise ebenfalls eine elliptische Form auf. Auf der Abstrahlfläche eines jeweiligen Leuchtstoff ist der entstehende Leuchtfleck, im Vergleich zum eingangsseitigen Leuchtfleck, wegen einer Streuung im Leuchtstoff etwas verbreitert und liegt beispielsweise im Bereich von kleiner 20µm bis kleiner 500µm. Weiter vorzugsweise ist der jeweilige ausgangsseitige Leuchtfleck zumindest teilweise an eine übliche LEF einer LED angepasstIn a further advantageous embodiment it can be provided that laser activated remote phosphor (LARP) modules or LARP arrangements are provided as light sources. Individual radiating surfaces of the LARP modules can then be embodied as a yellow-converting phosphor. A blue laser diode of a respective LARP module can emit blue laser light as excitation radiation to the associated phosphor, where the blue laser light is at least partially converted to yellow conversion light and, for example, outputted together with non-converted excitation radiation, for example white, useful light. A diameter of a radiation surface of a respective phosphor can then be very small, for example smaller than 500 μm, in particular smaller than 50 μm and in particular smaller than 20 μm (diameter is = drop to
Mit Vorteil ist es vorgesehen, im vorgesehenen Temperaturbereich der Optik, die Einkoppelflächen der Lichtleiter auf einem konstantem Abstand zu den jeweiligen Abstrahlflächen der zugeordneten Leuchtstoffe zu halten, insbesondere in einem Abstand von 500µm, vorzugsweise 250µm, weiter vorzugsweise 100µm. Damit sind fast ideale Punktlichtquellen realisiert, die optisch sehr gut weiter verarbeitet werden können.It is advantageously provided, in the intended temperature range of the optics, to keep the coupling surfaces of the light guides at a constant distance from the respective emission surfaces of the associated phosphors, in particular at a distance of 500 .mu.m, preferably 250 .mu.m, more preferably 100 .mu.m. Thus, almost ideal point light sources are realized, which can be optically processed very well.
Offenbart ist eine Optik mit einer Mehrzahl von Lichtleitern, die über einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Eine Anordnung der Lichtleiter erfolgt dabei derart, dass die Lichtpfade der Lichtleiter aneinander angenähert werden.Disclosed is an optic with a plurality of optical fibers, which are connected to each other via a common connecting portion. An arrangement of the optical fibers is carried out such that the light paths of the optical fibers are approximated to each other.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2015/018729 A1 [0005]WO 2015/018729 A1 [0005]
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|---|---|
| DE (1) | DE102017204097A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017214652A1 (en) | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Osram Gmbh | LIGHT GUIDE SYSTEM WITH SEVERAL LIGHT SOURCES AND LIGHT GUIDES |
| DE102017219797A1 (en) | 2017-11-08 | 2019-05-09 | Osram Gmbh | Fiber optic system with sensors, headlamps with fiber optic system and vehicle |
| WO2020120260A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Lumileds Holding B.V. | Precollimator for a lighting device |
| WO2021185411A1 (en) * | 2020-03-15 | 2021-09-23 | Docter Optics Se | Vehicle headlight |
| WO2022069029A1 (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | Harman Professional Denmark Aps | Illumination device |
| FR3139773A1 (en) * | 2022-09-21 | 2024-03-22 | Valeo Vision | Optical module of a lighting system of a motor vehicle |
| DE102022131317A1 (en) | 2022-11-28 | 2024-05-29 | Lisa Dräxlmaier GmbH | PROJECTOR FOR A VEHICLE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010029176A1 (en) | 2009-10-05 | 2012-12-27 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Motor vehicle headlight with a semiconductor light sources, a primary optics and a secondary optics having light module |
| DE102013200442B3 (en) | 2013-01-15 | 2014-02-13 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Light module for a motor vehicle headlight, which is set up to generate strip-shaped light distributions |
| DE102013217843A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Projection optics for use in an LED module of a motor vehicle headlight, and LED module and motor vehicle headlights with such a projection optics |
-
2017
- 2017-03-13 DE DE102017204097.1A patent/DE102017204097A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010029176A1 (en) | 2009-10-05 | 2012-12-27 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Motor vehicle headlight with a semiconductor light sources, a primary optics and a secondary optics having light module |
| DE102013200442B3 (en) | 2013-01-15 | 2014-02-13 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Light module for a motor vehicle headlight, which is set up to generate strip-shaped light distributions |
| DE102013217843A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Projection optics for use in an LED module of a motor vehicle headlight, and LED module and motor vehicle headlights with such a projection optics |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017214652A1 (en) | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Osram Gmbh | LIGHT GUIDE SYSTEM WITH SEVERAL LIGHT SOURCES AND LIGHT GUIDES |
| DE102017219797A1 (en) | 2017-11-08 | 2019-05-09 | Osram Gmbh | Fiber optic system with sensors, headlamps with fiber optic system and vehicle |
| WO2020120260A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Lumileds Holding B.V. | Precollimator for a lighting device |
| US10955110B2 (en) | 2018-12-13 | 2021-03-23 | Lumileds Llc | Precollimator for a lighting device |
| CN113924442A (en) * | 2018-12-13 | 2022-01-11 | 亮锐有限责任公司 | Pre-collimator for a lighting device |
| WO2021185411A1 (en) * | 2020-03-15 | 2021-09-23 | Docter Optics Se | Vehicle headlight |
| US11959608B2 (en) | 2020-03-15 | 2024-04-16 | Docter Optics Se | Vehicle headlight |
| WO2022069029A1 (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | Harman Professional Denmark Aps | Illumination device |
| FR3139773A1 (en) * | 2022-09-21 | 2024-03-22 | Valeo Vision | Optical module of a lighting system of a motor vehicle |
| WO2024062056A1 (en) * | 2022-09-21 | 2024-03-28 | Valeo Vision | Optical module for a light-emitting system for a motor vehicle |
| DE102022131317A1 (en) | 2022-11-28 | 2024-05-29 | Lisa Dräxlmaier GmbH | PROJECTOR FOR A VEHICLE |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |