EP3495718A1 - Projektionseinrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP3495718A1
EP3495718A1 EP17205400.9A EP17205400A EP3495718A1 EP 3495718 A1 EP3495718 A1 EP 3495718A1 EP 17205400 A EP17205400 A EP 17205400A EP 3495718 A1 EP3495718 A1 EP 3495718A1
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EP
European Patent Office
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micro
optics
diaphragm
light
variant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17205400.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Mandl
Andreas Moser
Friedrich Bauer
Peter Schadenhofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZKW Group GmbH
Original Assignee
ZKW Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ZKW Group GmbH filed Critical ZKW Group GmbH
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Priority to CN201880078628.XA priority patent/CN111492173B/zh
Priority to EP18811492.0A priority patent/EP3721134B1/de
Priority to US16/769,696 priority patent/US20200370726A1/en
Priority to KR1020207019121A priority patent/KR102410894B1/ko
Priority to JP2020530495A priority patent/JP6964777B2/ja
Priority to PCT/EP2018/082657 priority patent/WO2019110369A1/de
Publication of EP3495718A1 publication Critical patent/EP3495718A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F21S41/43—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades characterised by the shape thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
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    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/265—Composite lenses; Lenses with a patch-like shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/13—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region
    • F21W2102/135—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/17—Arrangement or contour of the emitted light for regions other than high beam or low beam
    • F21W2102/18—Arrangement or contour of the emitted light for regions other than high beam or low beam for overhead signs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention further relates to a microprojection light module for a motor vehicle headlight, comprising at least one projection device according to the invention and at least one light source for feeding light into the projection device.
  • the invention relates to a vehicle headlight, in particular motor vehicle headlight, comprising at least one microprojection light module according to the invention.
  • the document is from the prior art AT 514967 B1 become known, which shows a projection device of the type mentioned. It shows a projection device having a number of micro-entry optics and micro-exit optics, with aperture devices being arranged between the micro-entry and exit optics.
  • a projection device having a number of micro-entry optics and micro-exit optics, with aperture devices being arranged between the micro-entry and exit optics.
  • aperture devices being arranged between the micro-entry and exit optics.
  • the local intensity correspondingly low.
  • shading elements have been provided for this purpose in the projection lens, for example, so that illuminance is lower at these points.
  • the previous measures for darkening individual areas of the light distribution include manipulation of the projection lens or the lighting device by means of a shading element.
  • shading element darkens the shaded area strongly and a consistently uniform brightness transition to non-darkened areas could not be realized with such a shading element.
  • the area shaded in the light image was previously clearly visible to the naked eye as a local minimum of the intensity of the light distribution and thus adversely affected the overall impression of the light distribution.
  • An optically effective diaphragm edge is understood to mean a diaphragm edge which engages in the image of the light distribution for limiting the same.
  • the wording "essentially all the light emerging" means that it is intended to irradiate at least the majority of the total luminous flux that emerges from a micro-entry optic only in the associated micro-exit optics. In particular, it should be sought, no luminous flux in the adjacent micro-exit optics to radiate in a way that thereby no adverse optical effects, such as stray light, which can lead to glare, etc., result.
  • micro-entrance optics being designed in such a way and / or the micro-entry optics and the micro-exit optics being arranged relative to one another
  • additional measures such as apertures (see below) may be provided either exclusively or preferably in addition to their actual function, they still have the function that the entire luminous flux is directed precisely to the associated micro-exit optics.
  • both the focal lengths and the dimensions of the micro-optics per se are significantly lower than in a "conventional" optics.
  • the center thickness can be reduced compared to a conventional optics.
  • the overall depth of the projection device compared to a conventional optics can be significantly reduced.
  • the luminous flux can be increased or scaled, wherein an upper limit with regard to the number of micro-optics systems is limited primarily by the respectively available production methods.
  • a low beam function e.g. 200 to 400 micro-optics systems suffice or be favorable, this being neither a limiting value to describe above or below but only an exemplary number.
  • Such a light module is also scalable, ie, it is possible to combine a plurality of identical or similarly constructed light modules to form a larger overall system, for example to a vehicle headlight.
  • the lens In a conventional projection system with a projection lens, the lens has typical diameters between 60 mm and 90 mm.
  • the individual micro-optics systems In a module according to the invention, the individual micro-optics systems have typical dimensions of approximately 2 mm ⁇ 2 mm (in V and H) and a depth (in Z, see, for example, FIG FIG. 2 ) of about 6mm - 10 mm, so that in the Z direction results in a much smaller depth of a module according to the invention compared to conventional modules.
  • the light module according to the invention or the projection device can have a small overall depth and are basically freely formable, i. it is e.g. it is possible to design a first light module for generating a first partial light distribution separately from a second light module for a second partial light distribution and to make it relatively free, i. arranged vertically and / or horizontally and / or offset in depth to each other, so that design specifications can be realized easier.
  • a further advantage of a light module or a projection device according to the invention is that the exact positioning of the light source (s) with respect to the projection device is dispensed with. Precise positioning is less critical in that the distance of the illumination unit to the microlens array does not have to be exact. Now, however, since the micro-entry and micro-exit optics are already optimally matched to one another, since they form a quasi-system, an inaccurate positioning of the real light source (s) is less significant.
  • the real light sources are, for example, approximately point-like light sources such as e.g. Light-emitting diodes whose light is collimated by collimators such as Compound Parabolic Concentrators (CPC) or TIR (Total Inner Reflection) lenses.
  • CPC Compound Parabolic Concentrators
  • TIR Total Inner Reflection
  • the projection device or the light module can also contain additional micro-optics systems, with the help of which generates other types of light distributions than a low beam distribution.
  • a certain type of the light distribution is understood to mean a light distribution generated according to relevant standards, for example a light distribution according to UN / ECE regulations in the European Union states, in particular regulations 123 and 48, or relevant standards in the other countries or regions ,
  • the first group has shading elements.
  • the independent claim of the present invention does not mean that the first group must be free of shading elements, but that the second group has at least a second variant of aperture device, which differs from the first variant, for example by a different type of shading elements is provided , Of course, the first group, however, also be free of shading elements.
  • Examples of such light distributions include the document AT 514967 B1 removable.
  • each low-beam micro-optics which has a diaphragm device of the second variant, has exactly one shading element projecting along a section of the course of the diaphragm edge.
  • the shading element preferably extends in the vertical direction in order to shade the point "50L" of the light distribution.
  • further shading elements which do not protrude from the diaphragm edge.
  • a corresponding darkening of the 50 L point can be created, for example, by selecting a suitable number and dimensioning of low-beam micro-optics with shading elements according to the second variant.
  • each low-beam micro-optics which has a diaphragm device of the second variant, precisely one shading element spaced from the diaphragm edge, which is completely enclosed by a light-transmissive region of the diaphragm device.
  • These shading elements may be arranged to effect shading within the segment 10 of a low beam distribution.
  • a correspondingly homogeneous and uniform Dimming within the segment 10 may be provided, for example, by choosing an appropriate number and dimensioning of dimming micro-optics with these shading elements.
  • the at least one diaphragm device is connected to a light-transmissive carrier, which is coated on its surface for forming a predefinable light distribution with an at least partially opaque material.
  • the at least partially opaque layer may e.g. be applied by means of a lithographic process.
  • another aperture device e.g. to avoid stray light, be provided.
  • At least individual shading elements of the diaphragm device of the second variant are completely opaque to light.
  • the configuration of the total shading can be varied by suitable selection of the number and the design of the shading elements.
  • individual shading elements of the diaphragm device of the second variant are provided for limiting the luminous intensity of the light distribution in a 50 L measuring point.
  • the 50L measurement point is at an angle 3.43 * to the left (L) and 0.86 ° downward (D).
  • FMVSS is a measuring point without special designation at 0,86D 3,5L.
  • the individual shading elements are arranged such that they shade a region of the light distribution emitted by the respective low-beam micro-optics, the region comprising a horizontal angle of a maximum of 5 ° and a vertical angle of not more than 5 °.
  • the shaded area could comprise a horizontal and vertical angle of (1 ° or 2 °) to 5 ° and could be circular, for example.
  • the size of at least one shading element of a diaphragm device of the second variant deviates from the size of at least one shading element of a further diaphragm device of the second variant.
  • size is understood to mean the surface over which the respective shading element extends. Either the form can be scaled. Alternatively, it is also possible for the shapes of the shading elements to diverge, i. represent different geometric figures.
  • individual shading elements of the diaphragm device of the second variant are provided for limiting the luminous intensity of the light distribution in the segment 10 of the low-beam light distribution.
  • segment 10 is meant a line at -4 ° (-4D) between 4.5 ° L and 2R °.
  • individual shading elements are arranged in such a way that they shade a region of the light distribution emitted by the respective low-beam micro-optics, the region comprising a horizontal angle of a maximum of 10 ° and a vertical angle of not more than 3 °.
  • the width can therefore be, for example, a maximum of 10 ° and the height, for example, between 1 ° and 3 °.
  • This shading element can thus be designed as a floating bar, wherein the dimensions of the individual shading elements can vary to produce a homogeneous transition. In this context, the production of these shading elements by means of lithographic processes is particularly advantageous.
  • the carrier of the at least one diaphragm device consists of glass.
  • the entry optics and the exit optics are firmly connected to at least one carrier of the diaphragm device arranged between the entry optics and the exit optics.
  • undesirable influences - for example, due to thermal expansion - can be minimized, and a permanent and exact positioning of the entrance optics with respect to the appearance optics or vice versa can be ensured.
  • the firm connection of the entrance optics and the exit optics is formed with the at least one carrier in each case as a transparent adhesive bond.
  • the total number of low-beam optical micro-optics comprises a third group of low-beam micro-optics with diaphragm devices of a third variant, in the case of the diaphragm device of the third variant
  • At least one at least partially transparent window for forming a lying above the light-dark boundary light distribution is formed.
  • This above the light-dark border area is thus illuminated, so that, for example, traffic signs are more visible.
  • This light function is often referred to as "sign-light", wherein the intensity of the illumination in this area can be determined by the design of the translucent window and by the number of low-beam micro-optics of the third variant.
  • a combination of the low-beam micro-optics of the third variant with that of the first or second variant is also possible.
  • the invention further relates to a microprojection light module for a motor vehicle headlight, comprising at least one projection device according to the invention and at least one light source for feeding light into the projection device.
  • a microprojection light module for a motor vehicle headlight comprising at least one projection device according to the invention and at least one light source for feeding light into the projection device.
  • each low-beam micro-optics is associated with an LED light source.
  • the invention relates to a vehicle headlight, in particular motor vehicle headlight, comprising at least one microprojection light module according to the invention.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with at least one vehicle headlight according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary illustration of a section of a low-beam distribution according to the prior art.
  • the brightness within the light distribution is illustrated by isolines, which illustrate areas of equal illuminance.
  • the illuminance just below the cut-off line reaches a maximum and decreases to the outside.
  • the course of the Virtuoscuro border is clearly visible.
  • the measuring point 50L which is correspondingly darkened, wherein the darkening in the light image is inhomogeneous and thus clearly recognizable, as can be seen from the strong gradient of the illuminance in the region of the measuring point 50L.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary projection device 1 in a microprojection light module 6, wherein the projection device 1 - as discussed below - can be equipped with an inventive embodiment of aperture devices.
  • a projection device 1 equipped according to the invention is suitable for use in a motor vehicle headlight, wherein the projection device 1 for imaging light at least one of the projection device 1 associated light source 2 (preferably, however, each micro-entry optics 3a is assigned a individually controllable light source, particularly preferably an LED ), in an area in front of a motor vehicle in the form of at least one light distribution, namely a low beam distribution and / or an apron light distribution, is set up.
  • the light emitted by the light source 2 can be directed, for example, via a collimator 7 to an entrance optics 3.
  • the projection device 1 comprises the entrance optics 3, which has a total number of micro entrance optics 3a, which are preferably arranged in an array, an exit optics 4, which has a total number of micro exit optics 4a, which are preferably arranged in an array, each Micro-entry optics 3a is associated with exactly one micro exit optics 4a.
  • micro-entrance optics 3 a are designed in such a way and / or the micro-entry optics 3 a and the micro exit optics 4 a are arranged relative to one another in such a way that substantially the entire light emerging from a micro-entrance optics 3a enters only the associated micro-exit optics 4a, and wherein the light preformed by the micro entrance optics 3a is imaged by the micro exit optics 4a in an area in front of the motor vehicle as at least one light distribution.
  • Each micro-entrance optics 3a is designed in such a way that the micro-entry optics 3a focuses the light passing through them into at least one micro-entry-optic focus, the micro-entry optic focus between the micro entrance optics 3a and the associated micro exit optics 4a lies between the micro-entrance optics 3a and the micro exit optics 4a at least one aperture device 8a (see FIG. 3 ) is arranged, in each case at least through the micro-entrance optics 3a, the associated micro-exit optics 4a and the intervening at least one aperture device 8a, a low-beam micro-optics is formed.
  • the at least one diaphragm device 8a is configured in such a way as to limit the light distribution imaged by the respective micro exit optics 4a such that the light distribution emitted by the micro exit optics 4a forms a portion of the low beam distribution, the diaphragm device 8a for this purpose at least one being the course of a light beam.
  • Dark boundary of the low beam distribution imaging optically effective diaphragm edge K (see FIGS. 4a . 5a and 6a ) having.
  • FIGS. 3 (a) to (d) show a schematic representation of individual steps of a method for producing a projection device 1 according to the invention for a motor vehicle headlamp, wherein the projection device 1 is configured for imaging light of at least one of the projection device 1 associated light source 2 in an area in front of a motor vehicle in the form of at least one light distribution.
  • FIG. 3 (a) shows a carrier 5 with a first flat side 5a, on the in FIG. 3 (b) a first diaphragm device 8a, for example by screen printing or metallic vapor deposition, is applied, wherein the carrier 5 is at least partially made of glass.
  • FIG. 3 (a) shows a carrier 5 with a first flat side 5a, on the in FIG. 3 (b) a first diaphragm device 8a, for example by screen printing or metallic vapor deposition, is applied, wherein the carrier 5 is at least partially made of glass.
  • FIG. 3 (c) shows the next step b) of the method, namely the fixing of an entrance optics 3, which has a number of micro-entrance optics 3a, which are preferably arranged in an array on the first flat side 5a of the carrier 5, wherein the entrance optics 3, the first aperture device 8a is at least partially covered and arranged in such a way that light can enter at least partially into the carrier 5 via the entrance optics 3 through the first diaphragm device 8a, and the entrance optics 3 are fastened to the first flat side 5a of the carrier 5 by means of a translucent adhesive.
  • FIG. 3 (d) shows a state in which entry optics 3 is already firmly connected to the carrier 5.
  • step c) the application of a second diaphragm device - for example, to avoid stray light - on one of the first flat side 5a opposite second flat side 5b of the carrier 5, take place.
  • the exit optics 4 can take place on the opposite flat side of the carrier 5.
  • FIG. 4a shows an exemplary embodiment of side-by-side diaphragm devices 8a 'according to the prior art and FIG. 4b a light distribution generated thereby. It can be seen that the point 50L is not darkened.
  • FIG. 5a shows a schematic representation of an inventive design of adjacent diaphragm devices 8a 'and 8a ", wherein the diaphragm devices 8a "shading elements A50L, which are arranged to darken the area around the measuring point 50L, wherein the shading elements A50L individual aperture devices 8a" may be designed differently for generating a homogeneous brightness transition as possible.
  • FIG. 5b shows a light distribution by means of a projection device 1 comprising aperture devices according to Fig. 5a was generated. A comparison with the light distribution according to Fig. 1 makes it especially clear that the light distribution in accordance with Fig. 5a Although a darkening in the measuring point 50L achieved, but the transition to the environment significantly more homogeneous precipitates.
  • FIG. 6a A further schematic representation of an embodiment according to the invention of adjacent diaphragm devices 8a 'and 8a ", in which individual light-shading elements ASegm10 are now provided, which are spaced apart from the diaphragm edge K and which are completely enclosed by a light-transmitting region of the diaphragm device 8a".
  • These shading elements ASegm10 can be provided in the second variant of the diaphragm devices 8a "alone or in combination with the shading elements A50L
  • diaphragms (not shown in the figures) are also provided which have no shading elements, that is, diaphragms are also provided without shadowing for segment 10 and 50 L.
  • the number and size as well as the geometric shape of the shading elements can be selected depending on the desired configuration of the light distribution to be generated.
  • FIG. 6b shows a means of a projection device comprising the diaphragm devices according to FIG. 6a generated light distribution.
  • an additional darkening has been achieved in the region of the segment 10 of the light distribution, a uniform brightness transition also being created in this case.
  • the reduction options can be arranged arbitrarily on the array. It would also be possible to make the points of law variable. For example, in the AFS bad weather (Class W) function, the legal upper limit (eg for segment 10) is lower than for class C. For the 50L, the opposite can be true. In bad weather this can be much higher than in Class C. If you place consciously behind a collimator only segment 10 lines, the affected collimator can be switched on in bad weather, but a collimator without segment 10 lines in the associated systems are switched off. This preserves the total luminous flux, but the segment 10 line is reduced in the overall light distribution. Exactly the opposite can be done with the 50L measuring point.
  • Class W bad weather

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung (1) zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung (1) zugeordneten Lichtquelle (2) in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung, wobei eine Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken zumindest zwei Gruppen an Abblendlichtmikrooptiken umfasst, wobei die Projektionseinrichtung (1) umfasst:- eine Eintrittsoptik (3), welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Eintrittsoptiken (3a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind,- eine Austrittsoptik (4), welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Austrittsoptiken (4a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei jeder Mikro-Eintrittsoptik (3a) genau eine Mikro-Austrittsoptik (4a) zugeordnet ist, wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/ oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird, wobei jede Mikro-Eintrittsoptik das durch das durchtretende Licht in zumindest einen Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt fokussiert, wobei der Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt zwischen der Mikro-Eintrittsoptik und der zugeordneten Mikro-Austrittsoptik liegt, wobei zwischen der Mikro-Eintrittsoptik und der Mikro-Austrittsoptik zumindest eine Blendenvorrichtung (8a,8a',8a'') angeordnet ist, wobei jeweils zumindest durch die Mikro-Eintrittsoptik, die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik sowie die dazwischen liegende zumindest eine Blendenvorrichtung eine Abblendlichtmikrooptik ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Blendenvorrichtung dergestalt zur Begrenzung der durch die jeweilige Mikro-Austrittsoptik abgebildeten Lichtverteilung eingerichtet ist, dass die durch die Mikro-Austrittsoptik abgestrahlte Lichtverteilung einen Anteil an der Abblendlichtverteilung ausbildet, wobei die Blendenvorrichtung hierfür zumindest eine den Verlauf einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung abbildende optisch wirksame Blendenkante (K) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken zumindest zwei Gruppen an Abblendlichtmikrooptiken umfasst, nämlich- eine erste Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer ersten Variante an Blendenvorrichtungen (8a'), und- eine zweite Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer zweiten Variante an Blendenvorrichtungen (8a''), wobei die Ausgestaltung der zweiten Variante an Blendenvorrichtungen (8a'') zumindest darin von der Ausgestaltung der ersten Variante an Blendenvorrichtungen (8a') abweicht, indem die zweite Variante an Blendenvorrichtungen (8a'') entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante (K) abstehende Abschattungselemente (A50L) und/oder von der Blendenkante (K) beabstandete Abschattungselemente (ASegm 10), die von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung (8a'') vollständig umschlossen sind, aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung zugeordneten Lichtquelle in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung, nämlich einer Abblendlichtverteilung, eingerichtet ist, wobei die Projektionseinrichtung umfasst:
    • eine Eintrittsoptik, welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Eintrittsoptiken (3a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind,
    • eine Austrittsoptik, welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Austrittsoptiken (4a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei
    jeder Mikro-Eintrittsoptik genau eine Mikro-Austrittsoptik zugeordnet ist,
    wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/ oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird,
    wobei jede Mikro-Eintrittsoptik das durch sie durchtretende Licht in zumindest einen Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt fokussiert, wobei der Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt zwischen der Mikro-Eintrittsoptik und der zugeordneten Mikro-Austrittsoptik liegt, wobei zwischen der Mikro-Eintrittsoptik und der Mikro-Austrittsoptik zumindest eine Blendenvorrichtung angeordnet ist,
    wobei jeweils zumindest durch die Mikro-Eintrittsoptik, die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik sowie die dazwischen liegende zumindest eine Blendenvorrichtung eine Abblendlichtmikrooptik ausgebildet ist,
    wobei die zumindest eine Blendenvorrichtung dergestalt zur Begrenzung der durch die jeweilige Mikro-Austrittsoptik abgebildeten Lichtverteilung eingerichtet ist, dass die durch die Mikro-Austrittsoptik abgestrahlte Lichtverteilung einen Anteil an der Abblendlichtverteilung ausbildet, wobei die Blendenvorrichtung hierfür zumindest eine den Verlauf einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung abbildende optisch wirksame Blendenkante aufweist.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung sowie zumindest eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Mikroprojektions-Lichtmodul.
  • Aus dem Stand der Technik ist z.B. das Dokument AT 514967 B1 bekannt geworden, das eine Projektionseinrichtung der eingangs genannten Art zeigt. Darin ist eine Projektionseinrichtung gezeigt, die eine Anzahl an Mikro-Eintrittsoptiken und Mikro-Austrittsoptiken aufweist, wobei zwischen den Mikro-Eintritts- und Austrittsoptiken Blendenvorrichtungen angeordnet sind. Um gesetzlich vorgegebene Maximalwerte der Lichtintensität innerhalb einer Lichtverteilung nicht zu überschreiten, ist es erforderlich, die lokale Intensität entsprechend niedrig auszulegen. Bei Makroprojektionsmodulen wurden hierfür z.B. in der Projektionslinse Abschattungselemente vorgesehen, sodass Beleuchtungsstärke an diesen Punkten niedriger ist. Die bisherigen Maßnahmen zur Abdunkelung einzelner Bereiche der Lichtverteilung umfassen eine Manipulation der Projektionslinse oder der Beleuchtungsvorrichtung mittels eines Abschattungselements. Nachteilig daran ist, dass dieses Abschattungselement den abzuschattenden Bereich stark abdunkelt und ein durchwegs gleichmäßiger Helligkeitsübergang zu nicht abgedunkelten Bereichen mit einem solchen Abschattungselement nicht realisiert werden konnte. Der im Lichtbild abgeschattete Bereich war bisher mit freiem Auge als lokales Minimum der Intensität der Lichtverteilung klar erkennbar und wirkte sich damit nachteilig auf den Gesamteindruck der Lichtverteilung aus.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die obig erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird mit einer Projektionseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß die Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken zumindest zwei Gruppen an Abblendlichtmikrooptiken umfasst, nämlich
    • eine erste Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer ersten Variante an Blendenvorrichtungen, und
    • eine zweite Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer zweiten Variante an Blendenvorrichtungen, wobei die Ausgestaltung der zweiten Variante an Blendenvorrichtungen zumindest darin von der Ausgestaltung der ersten Variante an Blendenvorrichtungen abweicht, indem die zweite Variante an Blendenvorrichtungen
      • * entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante abstehende Abschattungselemente (50L) und/oder
      • * von der Blendenkante beabstandete Abschattungselemente (Segm 10), die von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung vollständig umschlossen sind, aufweist.
  • Durch Vorsehen von zumindest zwei Varianten von Blendenvorrichtungen ist es möglich, durch entsprechende Wahl der Anzahl und/oder Ausgestaltung der Blendenvorrichtungen bzw. etwaig darin vorgesehener Abschattungselemente die Abblendlichtverteilung vorteilhaft zu beeinflussen, indem gesetzliche Vorgaben hinsichtlich abgedunkelter Bereiche in der Lichtverteilung einerseits genau erfüllt werden können und gleichzeitig ein gleichmäßiger Übergang in der Lichtverteilung geschaffen werden kann.
  • Unter einer optisch wirksamen Blendenkante wird eine Blendenkante verstanden, die in die Abbildung der Lichtverteilung zur Begrenzung derselben eingreift.
  • Die Formulierung "im Wesentlichen das gesamte .... austretende Licht" bedeutet dabei, dass danach getrachtet wird, zumindest den Großteil des gesamten Lichtstrom, der aus einer Mikro-Eintritts-Optik austritt, einzig in die zugeordnete Mikro-Austritts-Optik einzustrahlen. Insbesondere ist danach zu trachten, keinen Lichtstrom in die benachbarten Mikro-Austritts-Optiken in einer Art und Weise einzustrahlen, dass sich dadurch keine nachteiligen optischen Effekte, wie Streulicht, das zu Blendung führen kann etc., ergeben.
  • Außerdem ist unter Formulierung "wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind" auch zu verstehen, dass zusätzliche Maßnahmen, wie etwa Blenden (siehe weiter unten) vorgesehen sein können, die entweder ausschließlich oder vorzugsweise zusätzlich zu ihrer eigentlichen Funktion noch die Funktion haben, dass der gesamte Lichtstrom genau auf die zugeordnete Mikro-Austritts-Optik gerichtet ist.
  • Durch die Verwendung einer Anzahl bzw. Vielzahl von einer zugeordneten Mikro-Optiken anstelle einer einzigen Optik wie in herkömmlichen Projektionssystemen sind sowohl die Brennweiten als auch die Abmessungen der Mikro-Optiken an sich deutlich geringer als bei einer "herkömmlichen" Optik. Ebenso kann die Mittendicke gegenüber einer herkömmlichen Optik reduziert werden. Dadurch kann die Bautiefe der Projektionseinrichtung gegenüber einer herkömmlichen Optik deutlich verringert werden.
  • Durch Erhöhung der Anzahl an Mikro-Optik-Systemen lässt sich einerseits der Lichtstrom erhöhen oder skalieren, wobei eine Grenze nach oben hinsichtlich der Anzahl der Mikro-Optik-Systeme in erster Linie durch die jeweils verfügbaren Herstellungsverfahren begrenzt ist. Für die Erzeugung einer Abblendlichtfunktion können z.B. 200 bis 400 Mikro-Optik-Systeme ausreichen bzw. günstig sein, wobei dies weder einen einschränkenden Wert nach oben oder unten sondern lediglich eine beispielhafte Anzahl beschreiben soll. Zur Erhöhung des Lichtstroms ist es günstig, die Anzahl gleichartiger Mikro-Optiken zu erhöhen. Umgekehrt kann man die Vielzahl an Mikro-Optiken dazu benutzen, um Mikro-Optiken unterschiedlichen optischen Verhaltens in ein Projektionssystem einzubringen, um unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen oder zu überlagern. Die Vielzahl von Mikro-Optiken erlaubt somit auch Gestaltungsmöglichkeiten, die bei einer herkömmlichen Optik nicht vorhanden sind.
  • Ein solches Lichtmodul ist außerdem skalierbar, d.h., es können mehrere baugleiche oder ähnlich aufgebaute Lichtmodule zu einem größeren Gesamtsystem, z.B. zu einem Fahrzeugscheinwerfer zusammengesetzt werden.
  • Bei einem herkömmlichen Projektionssystem mit einer Projektionslinse weist die Linse typische Durchmesser zwischen 60 mm und 90 mm auf. Bei einem erfindungsgemäßen Modul weisen die einzelnen Mikro-Optik-Systeme typische Abmessungen von ca. 2 mm x 2 mm (in V und H) und eine Tiefe (in Z, siehe z.B. Figur 2) von ca. 6mm - 10 mm auf, sodass sich in Z-Richtung eine deutlich geringere Tiefe eines erfindungsgemäßen Moduls im Vergleich zu herkömmlichen Modulen ergibt.
  • Das erfindungsgemäße Lichtmodul bzw. die Projektionseinrichtung können eine geringe Bautiefe aufweisen und sind grundsätzlich frei formbar, d.h. es ist z.B. möglich ein erstes Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Teillichtverteilung getrennt von einem zweiten Lichtmodul für eine zweite Teillichtverteilung auszugestalten und diese relativ frei, d.h. vertikal und/oder horizontal und/oder in der Tiefe zueinander versetzt anzuordnen, sodass sich auch Designvorgaben einfacher realisieren lassen.
  • Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls bzw. einer Projektionseinrichtung ist jener, dass das exakte Positionieren der Lichtquelle(n) in Bezug auf die Projektionseinrichtung entfällt. Eine exakte Positionierung ist insofern weniger kritisch, als die Entfernung der Beleuchtungseinheit zum Mikrolinsenarray nicht exakt sein muss. Nachdem nun aber die Mikro- Eintritts- und Mikro-Austritts-Optiken bereits optimal aufeinander abgestimmt sind, da diese quasi ein System bilden, fällt eine nicht exakte Positionierung der realen Lichtquelle(n) weniger ins Gewicht. Die realen Lichtquellen sind beispielsweise annähernd punktförmige Lichtquellen wie z.B. Leuchtdioden, deren Licht von Kollimatoren wie Compound Parabolic Concentrators (CPC) oder TIR-Linsen (Total Inner Reflection) parallel gerichtet wird.
  • Die Projektionseinrichtung bzw. das Lichtmodul kann ebenso zusätzliche Mikro-Optik-Systeme enthalten, mit Hilfe derer andere Typen von Lichtverteilungen als eine Abblendlichtverteilung erzeugt. Dabei wird unter "einem bestimmten Typ" der Lichtverteilung eine gemäß einschlägigen Normen erzeugte Lichtverteilung verstanden, beispielsweise eine Lichtverteilung nach Normen der UN/ECE Regelungen in den Staaten der Europäischen Union, insbesondere Regelungen 123 und 48, oder einschlägigen Normen in den anderen Ländern oder Regionen.
  • Der Begriff "Fahrbahn" wird im Folgenden lediglich zur vereinfachten Darstellung verwendet, denn selbstverständlich hängt es von den örtlichen Gegebenheiten ab, ob sich das Lichtbild tatsächlich auf der Fahrbahn befindet oder auch darüber hinaus erstreckt. Z.B. um die abgestrahlten Lichtverteilungen zu testen, erzeugt man eine Projektion des Lichtbildes auf eine vertikale Fläche entsprechend der einschlägigen Normen, beispielsweise entsprechend der Regelungen Nummer 123 und 48 der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UN/ECE) "Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung von adaptiven Frontbeleuchtungssystemen (AFS) für Kraftfahrzeuge" und "Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Fahrzeuge hinsichtlich des Anbaus der Beleuchtungs- und Lichtsignaleinrichtungen", den für die Vereinigten Staaten von Amerika gültigen Federal Motor Vehicle Safety Standard FMVSS No. 108 "Lamps, reflective devices, and associated equipment", der im Code of Federal Regulations CFR unter dem Title 49: Transportation im Chapter V, Part 571-Federal Motor Vehicle Standards im Subpart B als §571.108 angegeben ist, sowie dem National Standard of the People's Republic of China GB/T 30036/2013 "Adaptive Front-Lighting System for Motor Vehicles", die sich auf die KFZ-Beleuchtungstechnik beziehen.
  • Generell ist es auch möglich, dass die erste Gruppe Abschattungselemente aufweist. Der unabhängige Anspruch der vorliegenden Erfindung besagt nicht, dass die erste Gruppe frei von Abschattungselementen sein muss, sondern, dass die zweite Gruppe zumindest eine zweite Variante an Blendenvorrichtung aufweist, die sich von der ersten Variante unterscheidet, beispielsweise indem eine andere Art von Abschattungselementen vorgesehen ist. Natürlich kann die erste Gruppe allerdings ebenso frei von Abschattungselementen sein.
  • Insbesondere kann es günstig sein, wenn bei einer solchen Beleuchtungsvorrichtung zwei oder mehr Gruppen zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilung vorgesehen sind, wobei jede Gruppen eine unterschiedliche Lichtverteilung bildet, die beispielsweise aus einer der folgenden Lichtverteilungen gewählt ist:
    • *) Abbiegelicht-Lichtverteilung;
    • *) Stadtlicht-Lichtverteilung;
    • *) Landstraßenlicht-Lichtverteilung;
    • *) Autobahnlicht-Lichtverteilung;
    • *) Lichtverteilung für Zusatzlicht für Autobahnlicht;
    • *) Kurvenlicht-Lichtverteilung;
    • *) Abblendlicht-Vorfeld-Lichtverteilung;
    • *) Lichtverteilung für asymmetrisches Abblendlicht im Fernfeld;
    • *) Lichtverteilung für asymmetrisches Abblendlicht im Fernfeld im Kurvenlichtmodus;
    • *) Fernlicht-Lichtverteilung;
    • *) Blendfreies Fernlicht-Lichtverteilung.
  • Beispiele solcher Lichtverteilungen sind unter anderem dem Dokument AT 514967 B1 entnehmbar.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass jede Abblendlichtmikrooptik, die eine Blendenvorrichtung der zweiten Variante aufweist, genau ein entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante abstehendes Abschattungselement aufweist. Das Abschattungselement erstreckt sich dabei vorzugsweise in vertikaler Richtung, um den Punkt "50L" der Lichtverteilung abzuschatten. Es können natürlich auch weitere Abschattungselemente vorgesehen sein, die nicht von der Blendenkante abstehen. Eine entsprechend Abdunkelung des 50L-Punktes kann beispielsweise durch Wahl einer geeigneten Anzahl und Dimensionierung von Abblendlichtmikrooptiken mit Abschattungselementen gemäß der zweiten Variante geschaffen werden.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass jede Abblendlichtmikrooptik, die eine Blendenvorrichtung der zweiten Variante aufweist, genau ein von der Blendenkante beabstandetes Abschattungselement, das von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung vollständig umschlossen ist, aufweist. Diese Abschattungselemente können dergestalt angeordnet sein, dass sie eine Abschattung innerhalb des Segments 10 einer Abblendlichtverteilung bewirken. Eine entsprechend homogene und gleichmäßige Abdunkelung innerhalb des Segments 10 kann beispielsweise durch Wahl einer geeigneten Anzahl und Dimensionierung von Abblendmikrooptiken mit diesen Abschattungselementen geschaffen werden.
  • Günstigerweise kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Blendenvorrichtung mit einem lichtdurchlässigen Träger verbunden ist, der an seiner Oberfläche zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung mit einem zumindest teilweise lichtundurchlässigen Material beschichtet ist. Die zumindest teilweise lichtundurchlässige Schicht kann z.B. mittels eines lithografischen Verfahrens aufgebracht werden. Auch könnte unter Umständen auf der anderen Seite des Trägers eine weitere Blendenvorrichtung, z.B. zur Vermeidung von Streulicht, vorgesehen sein.
  • Zur besonders effizienten und exakten Vorgabe des Überganges zwischen einem abgedunkelten Bereich und einem nichtabgedunkelten Bereich kann vorgesehen sein, dass zumindest einzelne Abschattungselemente der Blendenvorrichtung der zweiten Variante teilweise lichtdurchlässig sind. Auch kann die Lichtdurchlässigkeit einzelner Abschattungselemente variieren.
  • Alternativ oder ergänzend dazu kann ebenso vorgesehen sein, dass zumindest einzelne Abschattungselemente der Blendenvorrichtung der zweiten Variante vollständig lichtundurchlässig sind. Die Ausgestaltung der Gesamtabschattung kann durch geeignete Auswahl der Anzahl sowie der Ausgestaltung der Abschattungselemente variiert werden.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass einzelne Abschattungselemente der Blendenvorrichtung der zweiten Variante zur Begrenzung der Leuchtstärke der Lichtverteilung in einem 50L-Messpunkt vorgesehen sind. Der 50L-Messpunkt liegt beispielsweise in einem Winkel 3,43* nach links (L) und 0,86° nach unten (D). In der Vorschrift FMVSS liegt ein Messpunkt ohne spezielle Bezeichnung bei 0,86D 3,5L.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die einzelne Abschattungselemente dergestalt angeordnet sind, dass sie einen Bereich der durch die jeweilige Abblendlichtmikrooptik abgestrahlten Lichtverteilung abschatten, wobei der Bereich einen horizontalen Winkel von maximal 5° und einen vertikalen Winkel von maximal 5° umfasst. Der abgeschattete Bereich könnte einen horizontalen und vertikalen Winkel von (1° oder 2°) bis 5° umfassen und könnte beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die Größe zumindest eines Abschattungselements einer Blendenvorrichtung der zweiten Variante von der Größe zumindest eines Abschattungselements einer weiteren Blendenvorrichtung der zweiten Variant abweicht. Unter dem Ausdruck "Größe" wird dabei der Fläche verstanden, über die sich das jeweilige Abschattungselement erstreckt. Dabei kann entweder die Form skaliert werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Formen der Abschattungselemente voneinander abweichen, d.h. unterschiedliche geometrische Figuren darstellen.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass einzelne Abschattungselemente der Blendenvorrichtung der zweiten Variante zur Begrenzung der Leuchtstärke der Lichtverteilung im Segment 10 der Abblendlichtverteilung vorgesehen sind. Unter dem Ausdruck "Segment 10" wird eine Linie auf Höhe -4° (-4D) zwischen 4,5°L und 2R° verstanden.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass einzelne Abschattungselemente dergestalt angeordnet sind, dass sie einen Bereich der durch die jeweilige Abblendlichtmikrooptik abgestrahlten Lichtverteilung abschatten, wobei der Bereich einen horizontalen Winkel von maximal 10° und einen vertikalen Winkel von maximal 3° umfasst. Die Breite kann daher beispielsweise maximal 10° und die Höhe beispielsweise zwischen 1° und 3° betragen. Dieses Abschattungselement kann damit als schwebender Balken ausgebildet sein, wobei die Dimensionen der einzelnen Abschattungselemente zur Erzeugung eines homogenen Überganges variieren können. In diesem Zusammenhang ist die Herstellung dieser Abschattungselemente mittels lithografischen Prozessen besonders vorteilhaft.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Träger der zumindest einen Blendenvorrichtung aus Glas besteht. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Eintrittsoptik als auch die Austrittsoptik mit zumindest einem zwischen der Eintrittsoptik und der Austrittsoptik angeordneten Träger der Blendenvorrichtung fest verbunden sind. Dadurch können unerwünschte Einflüsse - z.B. aufgrund von Wärmedehnung, minimiert werden, und eine dauerhafte und exakte Positionierung der Eintrittsoptik in Bezug auf die Auftrittsoptik bzw. umgekehrt sichergestellt werden. Hierzu kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die feste Verbindung der Eintrittsoptik und der Austrittsoptik mit dem zumindest einen Träger jeweils als transparente Klebeverbindung ausgebildet ist.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken eine dritte Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit Blendenvorrichtungen einer dritten Variante umfasst, indem bei der Blendenvorrichtung der dritten Variante
  • * innerhalb eines bis zur Blendenkante ausgebildeten lichtabschattenden Bereiches der Blendenvorrichtung zumindest ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Fenster zur Ausbildung einer oberhalb der Helldunkel-Grenze liegenden Lichtverteilung ausgebildet ist. Dieser oberhalb der Helldunkel-Grenze liegende Bereich wird somit beleuchtet, sodass beispielsweise Verkehrsschilder besser erkennbar sind. Diese Lichtfunktion wird häufig als "Sign-light" bezeichnet, wobei die Intensität der Beleuchtung in diesem Bereich durch die Ausgestaltung des lichtdurchlässigen Fensters sowie durch die Anzahl der Abblendlichtmikrooptiken der dritten Variante festgelegt werden kann. Übrigens ist ebenso eine Kombination der Abblendlichtmikrooptiken der dritten Variante mit jener der ersten oder zweiten Variante möglich.
  • Generell können sämtliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch im Zusammenhang mit der Erzeugung Vorfeldlichtverteilungen vorgesehen sein.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung sowie zumindest eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung. Vorzugsweise ist jeder Abblendlichtmikrooptik eine LED-Lichtquelle zugeordnet.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Mikroprojektions-Lichtmodul.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer.
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Darin zeigt
    • Figur 1 eine beispielhafte Abbildung einer Abblendlichtverteilung gemäß dem Stand der Technik,
    • Figur 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Projektionseinrichtung,
    • Figuren 3a bis d eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Aufbringen der Blendenvorrichtung auf einen mit der Mikro-Eintrittsoptik und Mikro-Austrittsoptik verbindbaren transparenten Träger,
    • Figur 4a eine beispielhafte Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik,
    • Figur 4b eine mittels der Vorrichtung gemäß Figur 4a erzeugte Lichtverteilung,
    • Figur 5a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtung gemäß einer ersten und einer zweiten Variante,
    • Figur 5b eine mittels einer Projektionsvorrichtung umfassend die Blendenvorrichtungen gemäß Figur 5a erzeugte Lichtverteilung,
    • Figur 6a eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtung gemäß einer ersten und einer zweiten Variante, und
    • Figur 6b eine mittels einer Projektionsvorrichtung umfassend die Blendenvorrichtungen gemäß Figur 6a erzeugte Lichtverteilung.
  • In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
  • Figur 1 zeigt eine beispielhafte Abbildung eines Ausschnitts einer Abblendlichtverteilung gemäß dem Stand der Technik. Die Helligkeit innerhalb der Lichtverteilung ist durch Isolinien verdeutlicht, die Bereiche gleicher Beleuchtungsstärke verdeutlichen. In der vorliegenden Darstellung nimmt die Beleuchtungsstärke knapp unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze ein Maximum an und nimmt nach außen hin ab. Der Verlauf der Helldunkel-Grenze ist dabei klar erkennbar. Im linken Bereich in der Nähe der Helldunkel-Grenze ist eine Ausbeulung nach unten erkennbar, innerhalb derer die Isolinien besonders knapp nebeneinander liegen. Innerhalb dieses Bereichs liegt der Messpunkt 50L, der entsprechend abgedunkelt ist, wobei die Abdunkelung im Lichtbild inhomogen und damit deutlich erkennbar ausgebildet ist, wie anhand des starken Gradienten der Beleuchtungsstärke im Bereich des Messpunkts 50L erkennbar ist.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Projektionseinrichtung 1 in einem Mikroprojektions-Lichtmodul 6, wobei die Projektionseinrichtung 1 - wie nachfolgend diskutiert - mit einer erfindungsgemäßen Ausführung an Blendenvorrichtungen ausgestattet werden kann. Eine solcherart ausgestattete erfindungsgemäße Projektionseinrichtung 1 ist für den Einsatz in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer geeignet, wobei die Projektionseinrichtung 1 zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung 1 zugeordneten Lichtquelle 2 (vorzugsweise ist allerdings jeder Mikro-Eintrittsoptik 3a eine einzeln ansteuerbare Lichtquelle, besonders bevorzugt eine LED zugeordnet), in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung, nämlich einer Abblendlichtverteilung und/oder einer Vorfeldlichtverteilung, eingerichtet ist. Das durch die Lichtquelle 2 abgestrahlte Licht kann beispielsweise über einen Kollimator 7 auf eine Eintrittsoptik 3 gelenkt werden. Die Projektionseinrichtung 1 umfasst die Eintrittsoptik 3, welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Eintrittsoptiken 3a aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, eine Austrittsoptik 4, welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Austrittsoptiken 4a aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei jeder Mikro-Eintrittsoptik 3a genau eine Mikro-Austrittsoptik 4a zugeordnet ist.
  • Die Mikro-Eintrittsoptiken 3a sind derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken 3a und die Mikro-Austrittsoptiken 4a derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik 3a austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik 4a eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken 3a vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken 4a in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird. Jede Mikro-Eintrittsoptik 3a ist dergestalt ausgebildet, dass die Mikro-Eintrittsoptik 3a das durch sie durchtretende Licht in zumindest einen Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt fokussiert, wobei der Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt zwischen der Mikro-Eintrittsoptik 3a und der zugeordneten Mikro-Austrittsoptik 4a liegt, wobei zwischen der Mikro-Eintrittsoptik 3a und der Mikro-Austrittsoptik 4a zumindest eine Blendenvorrichtung 8a (siehe Figur 3) angeordnet ist, wobei jeweils zumindest durch die Mikro-Eintrittsoptik 3a, die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik 4a sowie die dazwischen liegende zumindest eine Blendenvorrichtung 8a eine Abblendlichtmikrooptik ausgebildet ist.
  • Die zumindest eine Blendenvorrichtung 8a ist dergestalt zur Begrenzung der durch die jeweilige Mikro-Austrittsoptik 4a abgebildeten Lichtverteilung eingerichtet, dass die durch die Mikro-Austrittsoptik 4a abgestrahlte Lichtverteilung einen Anteil an der Abblendlichtverteilung ausbildet, wobei die Blendenvorrichtung 8a hierfür zumindest eine den Verlauf einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung abbildende optisch wirksame Blendenkante K (siehe Figuren 4a, 5a und 6a) aufweist.
  • Die Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken umfasst zumindest zwei Gruppen an Abblendlichtmikrooptiken, nämlich
    • eine erste Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer ersten Variante an Blendenvorrichtungen 8a' (siehe 4a), sowie
    • eine zweite Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer zweiten Variante an Blendenvorrichtungen 8a" (siehe Fig. 6a), wobei die Ausgestaltung der zweiten Variante an Blendenvorrichtungen 8a" zumindest darin von der Ausgestaltung der ersten Variante an Blendenvorrichtungen 8a' abweicht, indem die zweite Variante an Blendenvorrichtungen 8a"
      • * entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante abstehende Abschattungselemente A50L (siehe Fig. 5a, übrigens kann auch die Abschattung des Segments A50L zumindest teilweise durch schwebende Abschattungselemente vorgesehen sein) und/oder
      • * von der Blendenkante K beabstandete Abschattungselemente ASegm10 (siehe Fig. 6a), die von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung 8a" vollständig umschlossen sind, aufweist.
  • Die Figuren 3 (a) bis (d) zeigen eine schematische Darstellung einzelner Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 1 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung 1 zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung 1 zugeordneten Lichtquelle 2 in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung eingerichtet ist. Figur 3 (a) zeigt einen Träger 5 mit einer ersten Flachseite 5a, auf den in Figur 3 (b) eine erste Blendenvorrichtung 8a, beispielsweise durch Siebdruck oder metallische Bedampfung, aufgebracht wird, wobei der Träger 5 zumindest teilweise aus Glas besteht. Figur 3 (c) zeigt den nächst Schritt b) des Verfahrens, nämlich das Befestigen einer Eintrittsoptik 3, welche eine Anzahl von Mikro-Eintrittsoptiken 3a aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, auf der ersten Flachseite 5a des Trägers 5, wobei die Eintrittsoptik 3 die erste Blendenvorrichtung 8a zumindest teilweise überdeckt und dergestalt angeordnet ist, dass Licht über die Eintrittsoptik 3 durch die erste Blendenvorrichtung 8a zumindest teilweise in den Träger 5 eintreten kann, und die Befestigung der Eintrittsoptik 3 an der ersten Flachseite 5a des Trägers 5 mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffes erfolgt. Figur 3 (d) zeigt einen Zustand, in dem Eintrittsoptik 3 bereits fest mit dem Träger 5 verbunden ist. Nachfolgend kann gemäß Schritt c) das Aufbringen einer zweiten Blendenvorrichtung - beispielsweise zur Vermeidung von Streulicht - auf einer der ersten Flachseite 5a gegenüberliegenden zweiten Flachseite 5b des Trägers 5, erfolgen. Anschließend kann die Austrittsoptik 4 auf der gegenüberliegenden Flachseite des Trägers 5 erfolgen.
  • Figur 4a zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtungen 8a' gemäß dem Stand der Technik und Figur 4b eine dadurch erzeugte Lichtverteilung. Darin ist erkennbar, dass der Punkt 50L nicht abgedunkelt ist.
  • Figur 5a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtungen 8a' und 8a", wobei die Blendenvorrichtungen 8a" Abschattungselemente A50L aufweisen, die zur Abdunkelung des Bereichs um den Messpunkt 50L angeordnet sind, wobei die Abschattungselemente A50L einzelner Blendenvorrichtungen 8a" zur Erzeugung eines möglichst homogenen Helligkeitsüberganges unterschiedlich ausgestaltet sein können. Figur 5b zeigt eine Lichtverteilung, die mittels einer Projektionseinrichtung 1 umfassend Blendenvorrichtungen gemäß Fig. 5a erzeugt wurde. Ein Vergleich mit der Lichtverteilung gemäß Fig. 1 macht besonders deutlich, dass die Lichtverteilung gemäß Fig. 5a zwar ebenso eine Abdunkelung im Messpunkt 50L erzielt, allerdings der Übergang zur Umgebung deutlich homogener ausfällt.
  • Figur 6a eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nebeneinander liegender Blendenvorrichtung 8a' und 8a". Darin sind nun einzelne lichtabschattende Elemente ASegm10 vorgesehen, die von der Blendenkante K beabstandete sind und die von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung 8a" vollständig umschlossen sind. Diese Abschattungselemente ASegm10 können in der zweiten Variante der Blendenvorrichtungen 8a" alleine oder in Kombination mit den Abschattungselementen A50L vorgesehen sein. In der Ausführungsform 6a sind übrigens ebenso (in den Figuren nicht dargestellte) Blenden vorgesehen, die keine Abschattungselemente aufweisen. D.h. es gibt auch Blenden ohne Abschattung für Segment 10 und 50L. Generell gilt, dass die Anzahl und Größe als auch die geometrische Form der Abschattungselemente in Abhängigkeit von der gewünschten Ausgestaltung der zu erzeugenden Lichtverteilung gewählt werden kann.
  • Figur 6b zeigt eine mittels einer Projektionsvorrichtung umfassend die Blendenvorrichtungen gemäß Figur 6a erzeugte Lichtverteilung. Darin ist über die Abschattung des Messpunktes 50L hinaus eine zusätzliche Abdunkelung im Bereich des Segments 10 der Lichtverteilung erzielt wurde, wobei auch hierbei ein gleichmäßiger Helligkeitsübergang geschaffen wurde.
  • Grundsätzlich lassen sich die Reduktionsmöglichkeiten beliebig auf dem Array anordnen. Es wäre auch möglich, die Gesetzespunkte variabel zu gestalten. Bei der AFS-Funktion Schlechtwetterlicht (Class W) beispielsweise ist die gesetzliche Obergrenze (z.B. für das Segment 10) niedriger als bei der Class C. Für den 50L kann genau das Gegenteil gelten. Beim Schlechtwetterlicht kann dieser deutlich höher sein als bei der Class C. Platziert man jetzt bewusst hinter einem Kollimator nur Segment 10 Linien, kann der betroffene Kollimator bei Schlechtwetter hinzugeschaltet, dafür ein Kollimator ohne Segment 10 Linien bei den zugehörigen Systemen weggeschaltet werden. Dadurch bleibt der Gesamtlichtstrom erhalten, aber die Segment 10 Linie wird in der Gesamtlichtverteilung reduziert. Genau in gegenteiliger Weise kann man mit dem 50L Messpunkt verfahren.
  • In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.

Claims (15)

  1. Projektionseinrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung (1) zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung (1) zugeordneten Lichtquelle (2) in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung, nämlich einer Abblendlichtverteilung, eingerichtet ist, wobei die Projektionseinrichtung (1) umfasst:
    - eine Eintrittsoptik (3), welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Eintrittsoptiken (3a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind,
    - eine Austrittsoptik (4), welche eine Gesamtanzahl von Mikro-Austrittsoptiken (4a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei
    jeder Mikro-Eintrittsoptik (3a) genau eine Mikro-Austrittsoptik (4a) zugeordnet ist,
    wobei die Mikro-Eintrittsoptiken (3a) derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken (3a) und die Mikro-Austrittsoptiken (4a) derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik (3a) austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik (4a) eintritt, und wobei
    das von den Mikro-Eintrittsoptiken (3a) vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken (4a) in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird,
    wobei jede Mikro-Eintrittsoptik (3a) das durch sie durchtretende Licht in zumindest einen Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt fokussiert, wobei der Mikro-Eintrittsoptik-Brennpunkt zwischen der Mikro-Eintrittsoptik (3a) und der zugeordneten Mikro-Austrittsoptik (4a) liegt, wobei zwischen der Mikro-Eintrittsoptik (3a) und der Mikro-Austrittsoptik (4a) zumindest eine Blendenvorrichtung (8a', 8a") angeordnet ist,
    wobei jeweils zumindest durch die Mikro-Eintrittsoptik (3a), die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik (4a) sowie die dazwischen liegende zumindest eine Blendenvorrichtung (8a', 8a") eine Abblendlichtmikrooptik ausgebildet ist,
    wobei die zumindest eine Blendenvorrichtung (8a', 8a") dergestalt zur Begrenzung der durch die jeweilige Mikro-Austrittsoptik (4a) abgebildeten Lichtverteilung eingerichtet ist, dass die durch die Mikro-Austrittsoptik (4a) abgestrahlte Lichtverteilung einen Anteil an der Abblendlichtverteilung ausbildet, wobei die Blendenvorrichtung (8a', 8a") hierfür zumindest eine den Verlauf einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung abbildende optisch wirksame Blendenkante (K) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken zumindest zwei Gruppen an Abblendlichtmikrooptiken umfasst, nämlich
    - eine erste Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer ersten Variante an Blendenvorrichtungen (8a'), und
    - eine zweite Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit zumindest einer zweiten Variante an Blendenvorrichtungen (8a"), wobei die Ausgestaltung der zweiten Variante an Blendenvorrichtungen (8a") zumindest darin von der Ausgestaltung der ersten Variante an Blendenvorrichtungen (8a') abweicht, indem die zweite Variante an Blendenvorrichtungen (8a")
    * entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante (K) abstehende Abschattungselemente (A50L) und/oder
    * von der Blendenkante (K) beabstandete Abschattungselemente (ASegm 10), die von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung (8a") vollständig umschlossen sind, aufweist.
  2. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei jede Abblendlichtmikrooptik, die eine Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante aufweist, genau ein entlang eines Abschnitts des Verlaufes der Blendenkante (K) abstehendes Abschattungselement (A50L) aufweist.
  3. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Abblendlichtmikrooptik, die eine Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante aufweist, genau ein von der Blendenkante (K) beabstandetes Abschattungselement (ASegm10), das von einem lichtdurchlässigen Bereich der Blendenvorrichtung (8a") vollständig umschlossen ist, aufweist.
  4. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Blendenvorrichtung (8a', 8a") mit einem lichtdurchlässigen Träger (5) verbunden ist, der an seiner Oberfläche zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung mit einem zumindest teilweise lichtundurchlässigen Material beschichtet ist.
  5. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einzelne Abschattungselemente (A50L, ASegm10) der Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante teilweise lichtdurchlässig sind.
  6. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einzelne Abschattungselemente (A50L, ASegm10) der Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante vollständig lichtundurchlässig sind.
  7. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einzelne Abschattungselemente (A50L) der Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante zur Begrenzung der Leuchtstärke der Lichtverteilung in einem 50L-Messpunkt vorgesehen sind.
  8. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die einzelne Abschattungselemente (A50L) dergestalt angeordnet sind, dass sie einen Bereich der durch die jeweilige Abblendlichtmikrooptik abgestrahlten Lichtverteilung abschatten, wobei der Bereich einen horizontalen Winkel von maximal 5° und einen vertikalen Winkel von maximal 5° umfasst.
  9. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe zumindest eines Abschattungselements (A50L, ASegm10) einer Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante von der Größe zumindest eines Abschattungselements (A50L, ASegm10) einer weiteren Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante abweicht.
  10. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einzelne Abschattungselemente (A50L, ASegm10) der Blendenvorrichtung (8a") der zweiten Variante zur Begrenzung der Leuchtstärke der Lichtverteilung im Segment 10 der Abblendlichtverteilung vorgesehen sind.
  11. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die einzelne Abschattungselemente (A50L, ASegm10) dergestalt angeordnet sind, dass sie einen Bereich der durch die jeweilige Abblendlichtmikrooptik abgestrahlten Lichtverteilung abschatten, wobei der Bereich einen horizontalen Winkel von maximal 10° und einen vertikalen Winkel von maximal 3° umfasst.
  12. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (5) der zumindest einen Blendenvorrichtung (8a', 8a") aus Glas besteht, wobei vorzugsweise die Eintrittsoptik (3) als auch die Austrittsoptik (4) mit zumindest einem zwischen der Eintrittsoptik (3) und der Austrittsoptik (4) angeordneten Träger (5) der Blendenvorrichtung (8a', 8a") fest verbunden sind, wobei vorzugsweise die feste Verbindung der Eintrittsoptik (3) und der Austrittsoptik (4) mit dem zumindest einen Träger (5) jeweils als transparente Klebeverbindung ausgebildet ist.
  13. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtanzahl der Abblendlichtmikrooptiken eine dritte Gruppe an Abblendlichtmikrooptiken mit Blendenvorrichtungen einer dritten Variante umfasst, indem bei der Blendenvorrichtung der dritten Variante
    * innerhalb eines bis zur Blendenkante (K) ausgebildeten lichtabschattenden Bereiches der Blendenvorrichtung zumindest ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Fenster zur Ausbildung einer oberhalb der Helldunkel-Grenze liegenden Lichtverteilung ausgebildet ist.
  14. Mikroprojektions-Lichtmodul (6) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie zumindest eine Lichtquelle (2) zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung (1).
  15. Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder zumindest ein Mikroprojektions-Lichtmodul (6) nach Anspruch 14.
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