WO2013134805A1 - Lichtleitelement für einen laser-fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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WO2013134805A1
WO2013134805A1 PCT/AT2013/050054 AT2013050054W WO2013134805A1 WO 2013134805 A1 WO2013134805 A1 WO 2013134805A1 AT 2013050054 W AT2013050054 W AT 2013050054W WO 2013134805 A1 WO2013134805 A1 WO 2013134805A1
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light
laser
light guide
light source
exit surface
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Friedrich Bauer
Andreas Moser
Johann ALTMANN
Erich Kaufmann
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Zizala Lichtsysteme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a light-guiding element for a laser vehicle headlamp, wherein the laser vehicle headlamp comprises at least one laser light source and at least one illuminable by the laser light source and thus excitable to the emission of visible light luminous element and the light guide is substantially arranged between the laser light source and the luminous element.
  • the invention further relates to a vehicle headlamp with at least one laser light source and at least one, can be irradiated by the laser light source and thus excitable to the emission of visible light element.
  • a light source e.g. a phosphorus compound, a YAG crystal with cerium doping, etc.
  • a so-called phosphor converter is irradiated with a laser light source, thereby radiating visible light is stimulated.
  • the phosphor converter thus converts laser light into light of other wavelengths.
  • the laser light source is arranged at a distance from the luminous element and the laser light travels a free path before impinging on the luminous element.
  • the laser light it is necessary that the laser light impinges exactly on the luminous element - on the one hand, in order to exploit the radiated power as well as possible, on the other hand for safety reasons.
  • the laser light sources used emit powers of currently up to 3 W and more, in the case of a malfunction (eg if the light element is not optimally hit) may result from high-intensity eye-damaging laser light radiation to injury, but in any case to endanger other road users. It is therefore an object of the invention to provide a solution for laser vehicle headlights which overcomes the above-mentioned problems of the prior art.
  • the light guide element has a light entrance surface and a Lichtaustrittsflä- surface, wherein the inlet cross-sectional area of the light entrance surface is greater than the exit cross-sectional area of the light exit surface and that radiated through the light entrance surface light over the the light entrance surface and the light exit surface connecting inner surface in the direction of the light exit surface is bundled.
  • the invention allows the compensation of positioning errors of the luminous element with respect to the laser light source and ensures even with slight deviations that the irradiated laser light hits the luminous element and is not distracted uncontrolled or possibly endanger other road users.
  • the in the assembled state of the laser light source facing the light entry surface is larger than the light exit surface and thus collects the incoming radiation, which are directed by the reflective inner surface to the light emitting element.
  • both the high demands on the mounting of the luminous element relative to the laser light source can be reduced and thereby fulfilled, as well as the dimensional stability of the parts used in a laser vehicle headlamp during use (eg vibration load, resonance, strength, thermal expansion, ...) be ensured.
  • the inner surface here designates the interior (or the one oriented in the direction of the light-guiding element interior) of the lateral surface between the light entry surface and the light exit surface.
  • the light-guiding element has a substantially circular cross-section, that is, the light-entry surface has a larger diameter than the light-emitting surface.
  • the light-guiding element preferably consists of a transparent material such as glass or plastic - the light-guiding element is embodied, for example, in one piece as a volumetric body, that is to say it consists of a material throughout.
  • the reflective inner surface results in particular due to the total reflection at the interface light guide element environment.
  • the acceptance angle of the light-guiding element is between 0 ° and 45 ° with respect to the optical axis of the light-guiding element.
  • the light-guiding element is set up to reflect or concentrate light which impinges on the light entry surface at an angle of between 0 ° and 45 ° with respect to the optical axis, in the direction of the light exit surface.
  • the light guide according to the invention allows high tolerances with respect to the positioning of the laser light source and the luminous element to each other.
  • the reflective inner surface of the light-guiding element is designed essentially as a paraboloid or as a free-form surface.
  • the formation as a paraboloid can in particular also take the form of a paraboloid of revolution. Depending on the exact application, the inner surface is thus shaped with the desired reflection properties.
  • the outside of the light-guiding element in the region between the light-entry surface and the light-emitting surface is expediently provided at least in regions, but in particular completely, with an opaque coating. This can be prevented that light is emitted off the light exit surface of the light guide.
  • the coating can be applied for example by painting or steaming.
  • At least one receptacle for the luminous element is provided in the region of the light exit surface, wherein the receptacle is designed in particular as a blind hole or as a hollow completely surrounded by the light guide element.
  • the lighting element can thus be arranged in the light guide. This has the advantage that during assembly, only the light guide element with respect to the laser light source must be accurately mounted - the optimal position of the light-emitting element is thus ensured at the same time, since the light-emitting element is held in the light guide.
  • the lighting element can be replaced if necessary, the light guide can continue to be used.
  • the light-emitting element can be protected from environmental influences.
  • the luminous element is arranged in the mounted state "below" the light exit surface in the light guide.
  • the light exit surface is at least partially covered by an opaque limiting element.
  • This opaque limiting element may for example be designed as a coating in the form of painting or vapor deposition, but it may also be a separate component glued or otherwise applied.
  • This limiting element (possibly in conjunction with a free-form reflector surface - see below) can be used to produce a dipped beam with a sharp light-dark transition.
  • At least one reflector element extending around the light guide element is arranged between the light entry surface and the light exit surface, preferably in the area of the light exit surface, for deflecting the light emitted by the light element in a direction away from the light entry surface.
  • the light emitted by the luminous element can be used photometrically - e.g. in connection with the above-mentioned limiting element for the realization of a low beam.
  • a reflector element is advantageous because, for example, when using the light-guiding element in a vehicle headlight, the light emitted by the light-emitting element can be optimally directed into a main reflector of the vehicle headlight. At the same time an uncontrolled leakage of light from the headlight is prevented, or a better utilization of the light emitted by the light emitting element possible.
  • the object of the invention is further achieved by an aforementioned vehicle headlamp according to the invention in that between the laser light source and the luminous element is arranged at least one light guide element as described above.
  • the laser light source is arranged in the main emission direction of the vehicle headlamp in front of the luminous element, so that the light of the laser light source is emitted counter to the main emission direction of the vehicle headlamp.
  • the risk of uninvolved road users by the laser beam is prevented when it comes to a malfunction of the headlight - because the laser beam runs counter to the main beam direction, he can not radiate uncontrolled from the headlight.
  • the invention allows the realization of a vehicle headlamp, which can meet the legal requirements such as ECE, SAE, CCC, etc.
  • At least one diaphragm element is provided, with which light reflected from the light entry surface of the light guide element or from the interior of the light guide element in the main emission direction of the vehicle headlamp can be shielded.
  • the diaphragm element is designed as a connecting piece running between the laser light source and the light-guiding element, which is designed in particular as a tubular or semi-tubular shape.
  • the radiation can be prevented in particular from laser light in the direction outside of the vehicle headlight.
  • the diaphragm element can be coated, for example, with an anti-reflective or absorbent coating, or it can surround the relevant regions of the light-guiding element.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a first variant of the light-guiding element according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a second variant of the light-guiding element according to the invention
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a third variant of the light-guiding element according to the invention.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a vehicle headlight with a light-guiding element according to the invention.
  • a first variant of the light-guiding element 1 is shown.
  • the light-guiding element 1 is used, for example, in a laser vehicle headlight 2 (see FIG. 4), between a laser light source 3 and a light-emitting element 4, which emits light emitted by the laser light source 3 for emission of visible light, in particular white color is stimulated.
  • the light guide 1 has a light entrance surface 5 and a light exit surface 6.
  • the inlet cross-sectional area of the light entry surface 5 is greater than the exit cross-sectional area of the light exit surface 6 - if, for example, as in the present embodiment, the light guide 1 has a substantially circular cross-section, so the entrance surface radius 50 is greater than the exit surface radius 60th
  • Irradiated light (for example, from the laser light source 3) is focused on the running between the inlet 5 and the exit surface 6 inner surface 7 to the light exit surface 6 out. This is done predominantly by total reflection at the interface between the light guide 1 and the surrounding medium, which is predominantly ambient air. In the region of the light exit surface 6 is then the luminous element 4 (see FIG. 4), which is excited by the collimated laser light to emit visible, preferably white light.
  • the incident light does not have to impinge perpendicularly on the light entry surface 5, but can be noticed within an acceptance angle 300.
  • the acceptance angle 300 denotes the angle to the optical axis 100 of the light guide 1.
  • An acceptance angle of 0 ° results when the light exactly parallel to the optical axis 100 (and thus perpendicular to the light entrance surface 5) is incident.
  • the acceptance angle 300 is in the present embodiment between 0 ° and 45 °.
  • Light incident under this acceptance angle range (that is, between 0 ° and 45 °) is converged toward the light exit surface 6.
  • Light incident at an angle greater than the acceptance angle is either reflected directly at the light entry surface 5 or enters the light guide element 1, but is then reflected back and forth so that it exits again at the light entrance surface 5 and not the light exit surface 6 reached.
  • the light guide 1 thus increases the tolerances with which the light from the laser light source 3 (see FIG. 4) radiates onto the light element 4 (FIG. 4) and thus facilitates the construction of a laser vehicle headlight 2 on the one hand, and also those occurring during operation Shaking less significant.
  • the inner surface 7 of the light-guiding element 1 is designed essentially as a paraboloid or as a free-form surface. Furthermore can, as shown in Fig. 1, the outside of the light guide 1 in the region between the light entrance surface 5 and the light exit surface 6 with an opaque and / or reflective coating 8 may be provided. This coating 8 may cover the specified area in areas or even completely.
  • the coating 8 is designed, for example, as a coating, vapor deposition or form-fitting envelope.
  • the light-guiding element 1 can be tube-shaped, that is to say hollow, but it can also be made as a one-piece volumetric body.
  • the material used is various transparent materials such as glass, plastic, etc. in question.
  • a receptacle for a luminous element 4 is provided in the area of the light exit surface 6, a receptacle for a luminous element 4 is provided.
  • the receptacle for the luminous element 4 is designed as a blind hole 9
  • the variant in Fig. 2 provides a completely surrounded by the light guide 1 cavity 10 before.
  • the luminous element 4 is struck by the collimated laser light and excited to emit visible light. This visible light then exits from the light guide 1 and can be used in lighting technology, for example, in a laser vehicle headlamp 2, as shown in Fig. 4 and explained in more detail.
  • FIG. 2 further shows a variant of the invention in which the light exit surface 6 is at least partially covered by an opaque limiting element 15.
  • the limiting element 15 is below a plane passing through the optical axis 100 horizontal plane (the horizontal plane in Fig. 2 is perpendicular to the page plane and therefore coincides with the dashed line of the optical axis 100 together).
  • the delimiting element 15 can be of any desired design, for example as an opaque coating or as a separate diaphragm which is adhesively bonded or otherwise applied to the light guiding element 1 or held mechanically thereon.
  • the limiting element 15 allows the generation of a light-dark transition, whereby various light functions such as low beam, fog light, etc. can be realized.
  • the mentioned light-dark transition can be favored by the illustrated in Fig. 3 variant of the light guide 1 according to the invention:
  • the light guide 1 has a running around the light guide 1 reflector element 11, which emits the light emitted by the light emitting element 4 in one of deflects the light entrance surface 5 facing away.
  • the reflector element 11 is designed for example as a half-shell (only the upper or lower half is present) or as a full reflector.
  • the reflector element 11 is either designed in one piece with the light guide 1 or designed as a separate component. In the second case, it consists for example of metal, plastic or glass, wherein the light-emitting element 4 facing side reflective, that is designed to be coated accordingly. If the reflector element 11 is embodied in one piece with the light-conducting element 1, it must be ensured that no light can escape in the direction of the light-entry surface 5. The reflective layer is therefore thick enough to be implemented or is on the side facing away from the light-emitting element 4 apply opaque layer.
  • the reflector element 11 is to be arranged between the light entrance 5 and the light exit surface 6, but is preferably located, as in the present exemplary embodiment, in the region of the light exit surface 6.
  • Fig. 4 is finally a vehicle headlight 2 in a sectional view in cross-section to see in which an inventive light-guiding element 1 is used. Only the essential features for the understanding of the invention are shown, since those skilled in the other elements of a vehicle headlamp are known.
  • the vehicle headlight 2 comprises a laser light source 3, which, for example, in a wavelength range between 200 nm and 450 nm, ie partially in the non-visible UV Area, radiates.
  • the radiated power of the laser light source 3 is between 0.5 and 2 W, but may be higher.
  • the laser light source 3 is, for example, a semiconductor laser in the form of a laser diode. It is also possible to provide a plurality of laser light sources 3, for example in the form of laser diode arrays.
  • the laser light source 3 has to dissipate the heat generated during operation in the illustrated embodiment, a heat sink 12 and a ventilation device 13 - the ventilation device 13 serves here, the cooling body 12 to supply cool air or dissipate heated air.
  • the ventilation device 13 may, for example, comprise a ventilation device.
  • the heat sink 12 may be made of a suitable material and in addition, for example, cooling fins or the like. exhibit.
  • a luminous element 4 is provided which is spherical in the present embodiment.
  • the spherical design is only one of several possible configurations, the light-emitting element 4 can also be designed differently.
  • the luminous element 4 is preferably a phosphor converter, which can be excited by the light of the laser light source 3 in a known manner to emit visible light.
  • all materials which convert monochromatic laser light into light of other wavelengths preferably white light
  • the phosphorus converter is thus a light converter - the electrons of the converter material are excited by the laser light into higher energy levels and emit light when falling back the wavelength difference corresponding to the level difference.
  • the luminous element 4 is arranged in a light-guiding element 1 according to the invention, which is positioned in a reflector 16.
  • the reflector 16 directs the light emitted by the luminous element 4 in the main emission direction 200 of the vehicle headlight 2.
  • the main emission direction 200 in the present example in FIG. 4 runs from left to right.
  • the reflector 16 may be arranged to be pivotable and / or adjustable, which is not shown in the figures for reasons of clarity. In principle, any desired embodiments of the reflector 16 are possible; free-form variants as well as parabolas, hyperbolas, ellipses or combinations thereof can be used as the reflector surface.
  • the reflector 16 can be seen in Fig. 4 as a cross section and can be used as a half-shell (only the upper or lower half is present) or executed as a full reflector, the skilled person a number of variants for the reflector 16 is known.
  • the luminous element 4 is arranged on the optical axis 400 of the vehicle headlight 2 in a focal point of the reflector 16.
  • the reflector 16 may also be designed as an open-space reflector with a plurality of different focal points, wherein according to the illustrated embodiment, the luminous element 4 is arranged precisely in one of these focal points.
  • the vehicle headlight 2 is closed by a cover 17.
  • the cover 17 may be configured as desired, but is preferably largely transparent.
  • the desired light pattern of the vehicle headlight 2 is generated by the light guide element 1, the luminous element 4 arranged therein and the reflector 16.
  • the light guide 1 according to the invention allows greater tolerances with respect to the relative positioning between the laser light source 3 and light element 4, for example when the light source 3 is replaced due to repair or if the laser light source 3 is no longer in optimal position due to vibrations during operation.
  • a support member 18 is provided - the support member 18 is here provided with cooling fins 19, which serve to derive the resulting in the light generation in the light element 4 and the light guide 1 heat.
  • the cooling fins 19 are just one example of heat sinks that can be used here - a number of possibilities are known to those skilled in the art in this regard, so will not be discussed in detail here.
  • the laser light source 3 and the luminous element 4 are arranged so that the light of the laser light source 3 is emitted against the main emission direction 200 of the vehicle headlamp 2.
  • the laser light source 3 is thus arranged in the main emission direction 200 of the vehicle headlamp 2 in front of the luminous element 4, so that the light of the laser light source 3 is emitted counter to the main emission direction 200 of the vehicle headlamp 2.
  • the beam direction 500 of the laser light source 3 thus runs opposite to the Main emission direction 200 of the vehicle headlight 2. This prevents that in the event of damage to the vehicle headlight 2 or a malfunction, the light of the laser light source 3 escape and may endanger other road users.
  • the beam direction 500 of the laser light source 3 preferably extends at an acute angle to the main emission direction 200 of the vehicle headlight 2.
  • the angle can therefore be between 0 ° and 90 °.
  • An angle of 0 ° thus means that the laser light source 3 is arranged on the optical axis of the vehicle headlight 2 in the main beam direction 200 behind the light-emitting element 4.
  • an angle of 90 ° means that the beam direction 500 of the laser light source 3 is normal to the optical axis of the vehicle headlight 2.
  • Optical axis and main emission direction 200 of the vehicle headlight 2 are substantially parallel to each other.
  • light source 3 and light-guiding element 1 or light-emitting element 4 can be arranged relative to one another.
  • an optical element in the form of a collecting lens element 20 is arranged immediately after the laser light source 3. This converging lens concentrates the light of the laser light source 3 in the direction of the light-guiding element 1 or of the luminous element 4 arranged therein.
  • any other optical elements may also be used, for example lenses and / or prisms of various kinds.
  • absorbing elements are arranged around such optical or light-guiding elements 1 in order to prevent any reflections of the incoming laser light in the main emission direction 200 of the vehicle headlight 2 and thus endanger other road users.
  • the diaphragm element 21 in FIG. 4 represents an embodiment of such elements. It prevents radiation of reflections from the vehicle headlight 2 out.
  • the said optical, light-guiding elements 1 and absorbing elements such as the diaphragm element 21 may also be provided with anti-reflective surfaces or be designed so that they only reflect or absorb light in the wavelength range of the laser light, but translucent for visible light are executed and thus have a look at the headlight components allow. In this case, irregularities such as inclusions or microstructures can be provided, which deflect the laser light, make visible from the outside and thus serve as a design element.
  • the diaphragm element 21 in FIG. 4 is arranged above a horizontal plane extending through the optical axis 400 of the vehicle headlight 2 between the light guide element 1 and the cover plate 17.
  • the light functions of the vehicle headlamp 2 are not adversely affected.
  • the diaphragm element 21 can also be designed such that it covers the entire free-jet region of the laser light, for example in the form of a tube or a tube with a semicircular cross-section ("half-pipe"). In a further variant, it can be made semi-mirrored and / or for design reasons be illuminated with its own light source (eg a blue LED) Such variants are not shown in the figures.
  • the invention according to the above embodiments allows the realization of a vehicle headlamp, which can meet the legal requirements such as ECE, SAE, CCC, etc.
  • the waste heat generated during operation of the laser light source 3 can also be used.
  • the laser light source 3 is arranged close to the cover plate 17 below a horizontal plane running through the optical axis 400 of the vehicle headlight 2 in the installed state of the vehicle headlight 2.
  • the horizontal plane in FIG. 4 runs normally onto the plane of the drawing through the optical axis 400 of the vehicle headlight 2.
  • the laser light source 3 is arranged so close to the cover plate 17 that the cover plate 17 can be heated by means of the waste heat of the laser light source 3.
  • the waste heat can be used for defrosting and deicing the cover 17.
  • the ventilation device 13 of the laser light source 3 can here by controlling the waste heat flow under supporting be used.
  • the laser light source 3 is positioned below a design aperture element 22 which has corresponding design aperture openings 23 for the passage of the waste heat.
  • these design aperture openings 23 can have a nozzle-like shape, so that the airflow 24 caused by the waste heat of the laser light source 3 can be directed in a targeted manner.
  • nozzle-like shape is here to be understood a shape that allows the steering of the air passing through the design aperture openings 23 air flow to meet the above-mentioned object.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Lichtleitelement (1) für einen Laser-Fahrzeugscheinwerfer (2), wobei der Laser-Fahrzeugscheinwerfer (2) zumindest eine Laserlichtquelle (3) und zumindest ein durch die Laserlichtquelle (3) bestrahlbares und damit zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement (4) umfasst und das Lichtleitelement (1) im Wesentlichen zwischen der Laserlichtquelle (3) und dem Leuchtelement (4) anordenbar ist, wobei das Lichtleitelement (1) eine Lichteintrittsfläche (5) und eine Lichtaustrittsfläche (6) aufweist, wobei die Eintrittsquerschnittsfläche der Lichteintrittsfläche (5) größer ist als die Austrittsquerschnittsfläche der Lichtaustrittsfläche (6) und dass durch die Lichteintrittsfläche (5) eingestrahltes Licht über die die Lichteintrittsfläche (5) und die Lichtaustrittsfläche (6) verbindenden Innenfläche (7) in Richtung der Lichtaustrittsfläche (6) bündelbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Fahrzeugscheinwerfer (2) mit zumindest einem derartigen Lichtleitelement (1).

Description

LICHTLEITELEMENT FÜR EINEN LASER-FAHRZEUGSCHEINWERFER
Die Erfindung betrifft ein Lichtleitelement für einen Laser-Fahrzeugscheinwerfer, wobei der Laser-Fahrzeugscheinwerfer zumindest eine Laserlichtquelle und zumindest ein durch die Laserlichtquelle bestrahlbares und damit zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement umfasst und das Lichtleitelement im Wesentlichen zwischen der Laserlichtquelle und dem Leuchtelement anordenbar ist. Die Erfindung betrifft weiters einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Laserlichtquelle und zumindest einem, durch die Laserlichtquelle bestrahlbaren und damit zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbaren Leuchtelement.
Im Stand der Technik sind verschiedene Arten von Fahrzeugscheinwerfer bekannt, wobei in den letzten Jahren überwiegend Scheinwerfer mit Entladungslampen und Halogen- Lichtquellen verwendet wurden. Aus Energiespargründen und um den Platzbedarf von Fahrzeugscheinwerfern weiter zu verringern wird zunehmend der Einsatz von Laserlichtquellen wie Halbleiterlasern erprobt, da diese diesbezüglich von Vorteil sind. Um das Laserlicht für einen Fahrzeugscheinwerfer nutzbar zu machen wird dabei mit einer Laserlichtquelle ein Leuchtelement, ein sog. Phosphor-Konverter (z.B. eine Phosphorverbindung, ein YAG-Kristall mit Cer-Dotierung, etc.), bestrahlt, der dadurch zur Abstrahlung von sichtbarem Licht angeregt wird. Der Phosphor-Konverter wandelt also Laserlicht in Licht anderer Wellenlängen um.
Dabei kommen häufig auch Freistrahlkonzepte zum Einsatz, bei denen die Laserlichtquelle beabstandet vom Leuchtelement angeordnet ist und das Laserlicht vor dem Auftreffen auf dem Leuchtelement eine freie Wegstrecke zurücklegt. In einem solchen Fall ist es notwendig, dass das Laserlicht genau auf das Leuchtelement auftrifft - einerseits, um die eingestrahlte Leistung möglichst gut auszunützen, andererseits aus Sicherheitsgründen. Die verwendeten Laserlichtquellen emittieren Leistungen von derzeit bis zu 3 W und mehr, im Falle einer Fehlfunktion (z.B. wenn das Leuchtelement nicht optimal getroffen wird) kann es durch hochintensive augenschädigende Laser-Lichtstrahlung zu Verletzungen, jedenfalls aber zur Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer kommen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für Laser-Fahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, die die oben genannten Probleme des Stands der Technik beseitigt.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Lichtleitelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Lichtleitelement eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsflä- che aufweist, wobei die Eintrittsquerschnittsfläche der Lichteintrittsfläche größer ist als die Austrittsquerschnittsfläche der Lichtaustrittsfläche und dass durch die Lichteintrittsfläche eingestrahltes Licht über die die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche verbindenden Innenfläche in Richtung der Lichtaustrittsfläche bündelbar ist.
Die Erfindung erlaubt das Ausgleichen von Positionierfehlern des Leuchtelements hinsichtlich der Laserlichtquelle und stellt auch bei leichten Abweichungen sicher, dass das eingestrahlte Laserlicht das Leuchtelement trifft und nicht unkontrolliert abgelenkt wird oder womöglich andere Verkehrsteilnehmer gefährdet. Die im montierten Zustand der Laserlichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche ist größer als die Lichtaustrittsfläche und sammelt so die eingehende Strahlung, die durch die reflektierende Innenfläche zum Leuchtelement gelenkt werden.
Dank der erfindungsgemäßen Lösung können sowohl die hohen Anforderungen an die Montage des Leuchtelements relativ zur Laserlichtquelle verringert und damit erfüllt als auch die Formbeständigkeit der in einem Laser-Fahrzeugscheinwerfer verwendeten Teile während der Verwendung (z.B. Rüttelbelastung, Resonanz, Festigkeit, Wärmedehnung, ...) sichergestellt werden.
Die Innenfläche bezeichnet hier das Innere (bzw. den in Richtung des Lichtleitelementinneren orientierten) der Mantelfläche zwischen Lichteintrittsfläche und Lichtaustrittsfläche. Beispielhaft hat das Lichtleitelement einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, die Lichteintrittsfläche hat also einen größeren Durchmesser als die Lichtaustrittsfläche. Das Lichtleitelement besteht bevorzugt aus einem transparenten Material wie Glas oder Kunststoff - das Lichtleitelement ist beispielsweise einstückig als Volumskörper ausgeführt, besteht also durchgehend aus einem Material. Die reflektierende Innenfläche ergibt sich insbesondere aufgrund der Totalreflexion an der Grenzfläche Lichtleitelement-Umgebung. In einer Variante der Erfindung beträgt der Akzeptanzwinkel des Lichtleitelements zwischen 0° und 45° hinsichtlich der optischen Achse des Lichtleitelements. Das bedeutet, dass das Lichtleitelement dazu eingerichtet ist, Licht, das in einem Winkel zwischen 0° und 45° hinsichtlich der optischen Achse auf die Lichteintrittsfläche auftrifft, in Richtung der Licht- austrittsfläche zu reflektieren bzw. zu bündeln. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Lichtleitelement hohe Toleranzen hinsichtlich der Positionierung der Laserlichtquelle und des Leuchtelements zueinander.
Die reflektierende Innenfläche des Lichtleitelements ist im Wesentlichen als Paraboloid oder als Freiformfläche ausgeführt. Die Ausbildung als Paraboloid kann insbesondere auch in Form eines Rotationsparaboloids erfolgen. Je nach genauer Anwendung ist die Innenfläche also mit den gewünschten Reflexionseigenschaften geformt.
Insbesondere bei der Verwendung des Lichtleitelements in einem Fahrzeugscheinwerfer ist es von Vorteil, wenn keinerlei unerwünschtes Fehllicht emittiert wird, das dann das Lichtbild verfälschen könnte. Dazu ist günstigerweise die Außenseite des Lichtleitelements im Bereich zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche zumindest bereichsweise, insbesondere aber vollständig mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung versehen. Damit kann verhindert werden, dass Licht abseits der Lichtaustrittsfläche aus dem Lichtleitelement ausgestrahlt wird. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Lackieren oder Bedampfen aufgebracht werden.
In einer Variante der Erfindung ist im Bereich der Lichtaustrittsfläche zumindest eine Aufnahme für das Leuchtelement vorgesehen, wobei die Aufnahme insbesondere als Sackloch oder als vollständig von dem Lichtleitelement umgebene Höhlung ausgeführt ist. Das Leuchtelement kann also in dem Lichtleitelement angeordnet sein. Das hat den Vorteil, dass bei der Montage nur das Lichtleitelement im Bezug auf die Laserlichtquelle genau montiert werden muss - die optimale Lage des Leuchtelements ist damit gleichzeitig sichergestellt, da ja das Leuchtelement in dem Lichtleitelement gehalten ist. Bei der Ausführung der Aufnahme als Sackloch kann das Leuchtelement bei Bedarf getauscht werden, das Lichtleitelement kann weiter verwendet werden. Bei der Ausführung als vollständig umgebene Höhlung kann das Leuchtelement vor Umgebungseinflüssen geschützt werden. Durch das Vorsehen der Aufnahme ist das Leuchtelement im montierten Zustand„unter" der Lichtaustrittsfläche im Lichtleitelement angeordnet. Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich auch verschiedene Lichtfunktionen realisieren. Beispielweise ist in einer Variante die Lichtaustrittsfläche zumindest teilweise von einem lichtundurchlässigen Begrenzungselement bedeckt. Dieses lichtundurchlässige Begrenzungselement kann beispielsweise als Beschichtung in Form von Lackieren oder Bedampfen ausgeführt sein, es kann aber auch ein separates Bauteil aufgeklebt oder sonst wie aufgebracht werden. Durch dieses Begrenzungselement lässt sich (evtl. in Verbindung mit einer Freiformreflektorfläche - siehe unten) ein Abblendlicht mit scharfem Hell- Dunkelübergang erzeugen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche, vorzugsweise im Bereich der Lichtaustrittsfläche, zumindest ein rund um das Lichtleitelement verlaufendes Reflektorelement zum Ablenken des vom Leuchtelement ausgestrahlten Lichts in von der Lichteintrittsfläche abgewandter Richtung angeordnet. Mit diesem Reflektorelement lässt sich das vom Leuchtelement ausgestrahlte Licht lichttechnisch nutzen - z.B. im Zusammenhang mit dem oben genannten Begrenzungselement zur Realisierung eines Abblendlichts. Grundsätzlich ist ein solcher Reflektorelement günstig, weil beispielsweise bei Verwendung des Lichtleitelements in einem Fahrzeugscheinwerfer damit das vom Leuchtelement emittierte Licht optimal in einen Hauptreflektor des Fahrzeugscheinwerfers gelenkt werden kann. Gleichzeitig wird ein unkontrollierter Austritt des Lichts aus dem Scheinwerfer verhindert, bzw. eine bessere Ausnutzung des vom Leuchtelement emittierten Lichts möglich.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiters durch einen eingangs erwähnten Fahrzeugscheinwerfer erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen der Laserlichtquelle und dem Leuchtelement zumindest ein Lichtleitelement wie oben beschrieben angeordnet ist. Günstigerweise ist die Laserlichtquelle in Hauptabstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers gesehen vor dem Leuchtelement angeordnet, so dass das Licht der Laserlichtquelle entgegen der Hauptabstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers ausgestrahlt wird. In dieser Variante wird insbesondere die Gefährdung von unbeteiligten Verkehrsteilnehmern durch den Laserstrahl verhindert, wenn es zu einer Fehlfunktion des Scheinwerfers kommt - da der Laserstrahl entgegen der Hauptstrahlrichtung verläuft, kann er nicht unkontrolliert aus dem Scheinwerfer herausstrahlen. Die Erfindung erlaubt die Realisierung eines Fahrzeugscheinwerfers, der die gesetzlichen Bestimmungen wie beispielsweise ECE, SAE, CCC, usw. erfüllen kann. Als zusätzliches Sicherheitselement ist gemäß einer Variante der Erfindung zumindest ein Blendenelement vorgesehen, mit dem von der Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements oder aus dem Inneren des Lichtleitelements in Hauptabstrahlrichtung des Fahrzeugscheinwerfers reflektiertes Licht abschirmbar ist. In einer weiteren Variante der Erfindung ist das Blendenelement als zwischen der Laserlichtquelle und dem Lichtleitelement verlaufendes Verbindungsstück ausgeführt, das insbesondere röhren- oder halbrohrförmig ausgeführt ist.
Mit dem Blendenelement kann die Abstrahlung insbesondere von Laserlicht in Richtung außerhalb des Fahrzeugscheinwerfers verhindert werden. Das Blendenelement kann dazu beispielsweise entspiegelt oder absorbierend beschichtet sein, bzw. die relevanten Bereiche des Lichtleitelements umgeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. In dieser zeigt schematisch:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Lichtleitelements;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Lichtleitelements;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Lichtleitelements; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem erfindungsgemäßen Lichtleitelement.
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Elemente aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils mit demselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 1 dargestellt. Das Lichtleitelement 1 kommt beispielsweise in einem Laser-Fahrzeugscheinwerfer 2 (siehe Fig. 4) zum Einsatz, und zwar zwischen einer Laserlichtquelle 3 und einem Leuchtelement 4, das durch das von der Laser-Lichtquelle 3 einstrahlende Licht zur Emission von sichtbarem Licht insbesondere weißer Farbe angeregt wird. Das Lichtleitelement 1 weist eine Lichteintrittsfläche 5 und eine Lichtaustrittsfläche 6 auf. Die Eintrittquerschnittsfläche der Lichteintrittsfläche 5 ist dabei größer als die Austrittsquerschnittsfläche der Lichtaustrittsfläche 6 - wenn beispielsweise wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Lichtleitelement 1 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, ist also der Eintrittsflächenradius 50 größer als der Austrittsflächenradius 60.
Eingestrahltes Licht (beispielsweise von der Laserlichtquelle 3) wird über die zwischen der Eintritts- 5 und der Austrittsfläche 6 verlaufende Innenfläche 7 zur Lichtaustrittsfläche 6 hin gebündelt. Dies erfolgt überwiegend durch Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Lichtleitelement 1 und dem Umgebungsmedium, bei dem es sich überwiegend um Umgebungsluft handelt. Im Bereich der Lichtaustrittsfläche 6 befindet sich dann das Leuchtelement 4 (siehe Fig. 4), das durch das gebündelte Laserlicht zur Aussendung von sichtbarem, bevorzugt weißem Licht angeregt wird.
Das einfallende Licht muss dabei nicht senkrecht auf die Lichteintrittsfläche 5 auftreffen, sondern kann innerhalb eines Akzeptanzwinkels 300 auffallen. Der Akzeptanzwinkel 300 bezeichnet dabei den Winkel zur optischen Achse 100 des Lichtleitelements 1. Ein Akzeptanzwinkel von 0° ergibt sich, wenn das Licht genau parallel zur optischen Achse 100 (und damit senkrecht zur Lichteintrittsfläche 5) einfällt. Der Akzeptanzwinkel 300 liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen 0° und 45°.
Licht, das unter diesem Akzeptanzwinkelbereich (also zwischen 0° und 45°) einfällt, wird zur Lichtaustrittsfläche 6 hin gebündelt. Licht, das unter einem Winkel größer dem Akzeptanzwinkel einfällt, wird entweder direkt an der Lichteintrittsfläche 5 reflektiert oder tritt zwar in das Lichtleitelement 1 ein, wird dann aber dort so hin- und herreflektiert, dass es wieder bei der Lichteintrittsfläche 5 austritt und nicht die Lichtaustrittsfläche 6 erreicht.
Das Lichtleitelement 1 vergrößert also die Toleranzen, mit denen das Licht der Laserlichtquelle 3 (siehe Fig. 4) auf das Leuchtelement 4 (Fig. 4) einstrahlt und erleichtert damit einerseits den Bau eines Laser-Fahrzeugscheinwerfers 2, andererseits fallen auch die im Betrieb auftretenden Erschütterungen weniger stark ins Gewicht.
Um entsprechend die bündelnde Wirkung zu erreichen, ist die Innenfläche 7 des Lichtleitelements 1 im Wesentlichen als Paraboloid oder als Freiformfläche ausgeführt. Des Weiteren kann, wie in Fig. 1 dargestellt, die Außenseite des Lichtleitelements 1 im Bereich zwischen der Lichteintrittfläche 5 und der Lichtaustrittsfläche 6 mit einer lichtundurchlässigen und/ oder reflektierenden Beschichtung 8 versehen sein. Diese Beschichtung 8 kann den angegebenen Bereich bereichsweise oder auch vollständig bedecken.
Dadurch wird einerseits die reflektierende bzw. bündelnde Wirkung der Innenfläche 7 verstärkt, andererseits kann keine fehlgeleitete Laserstrahlung aus dem Lichtleitelement austreten, was zu Verletzungen bei unbeteiligten Verkehrsteilnehmern führen könnte. Die Beschichtung 8 ist beispielsweise als Lackierung, Bedampfung oder formschlüssige Hülle ausgeführt.
Grundsätzlich kann das Lichtleitelement 1 röhrenrömig, also hohl, ausgeführt sein, allerdings kann es auch als einstückiger Volumskörper gefertigt sein. Als Material kommen verschiedene transparente Materialien wie Glas, Kunststoff, etc. in Frage.
Im Bereich der Lichtaustrittsfläche 6 ist eine Aufnahme für ein Leuchtelement 4 vorgesehen. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist nur eine Aufnahme für ein Leuchtelement 4 vorgesehen, es können aber auch Aufnahmen für mehrere Leuchtelement 4 vorgesehen sein, bzw. mehrere Leuchtelemente 4 in eine Aufnahme verbracht werden. In Fig. 1 ist die Aufnahme für das Leuchtelement 4 als Sackloch 9 ausgeführt, die Variante in Fig. 2 sieht eine vollständig von dem Lichtleitelement 1 umgebene Höhlung 10 vor.
Das Leuchtelement 4 wird durch das gebündelte Laserlicht getroffen und zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht angeregt. Dieses sichtbare Licht tritt dann aus dem Lichtleitelement 1 aus und kann lichttechnisch weiterverwendet werden, beispielsweise in einem Laser- Fahrzeugscheinwerfer 2, wie in Fig. 4 dargestellt und näher erläutert ist.
In Fig. 2 ist weiters eine Variante der Erfindung ersichtlich, in der die Lichtaustrittsfläche 6 zumindest teilweise von einem lichtundurchlässigen Begrenzungselement 15 bedeckt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Begrenzungselement 15 unterhalb einer durch die optische Achse 100 verlaufenden Horizontalebene (die Horizontalebene verläuft in Fig. 2 senkrecht zur Blattebene und fällt daher mit der strichpunktierten Linie der optischen Achse 100 zusammen) angeordnet. Selbstverständlich sind je nach gewünschter Lichtfunktion auch andere Ausführungen möglich. Das Begrenzungselement 15 kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise als lichtundurchlässige Beschichtung oder als separate Blende, die aufgeklebt oder auf eine andere Weise auf das Lichtleitelement 1 aufgebracht bzw. an diesem mechanisch gehalten wird. Das Begrenzungselement 15 erlaubt die Erzeugung eines Hell-Dunkel-Übergangs, wodurch sich verschiedene Lichtfunktionen wie Abblendlicht, Nebellicht etc. realisieren lassen.
Der genannte Hell-Dunkel-Übergang kann durch die in Fig. 3 dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 1 noch begünstigt werden: Darin weist das Lichtleitelement 1 ein rund um das Lichtleitelement 1 verlaufendes Reflektorelement 11 auf, das das vom Leuchtelement 4 ausgestrahlte Licht in eine von der Lichteintrittsfläche 5 abgewandte Richtung ablenkt. Damit kann das allseitig ausgestrahlte Licht des Leuchtelements 4 noch besser lichttechnisch genutzt werden. Das Reflektorelement 11 ist beispielsweise als Halbschale (nur die obere oder untere Hälfte ist vorhanden) oder als Vollreflektor ausgeführt.
Das Reflektorelement 11 ist entweder einstückig mit dem Lichtleitelement 1 ausgeführt oder als separates Bauteil ausgeführt. Im zweiten Fall besteht es beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Glas, wobei die dem Leuchtelement 4 zugewandte Seite reflektierend, also entsprechend beschichtet ausgeführt ist. Wenn das Reflektorelement 11 einstückig mit dem Lichtleitelement 1 ausgeführt ist, ist dafür zu sorgen, dass kein Licht in Richtung der Licht- eintrittsfläche 5 austreten kann - die reflektierende Schicht ist also dick genug auszuführen, bzw. ist auf der vom Leuchtelement 4 abgewandten Seite eine lichtundurchlässige Schicht aufzubringen.
Grundsätzlich ist das Reflektorelement 11 zwischen der Lichteintritts- 5 und der Lichtaustrittsfläche 6 anzuordnen, befindet sich aber bevorzugt, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, im Bereich der Lichtaustrittsfläche 6.
In Fig. 4 ist abschließend ein Fahrzeugscheinwerfer 2 in ausschnittsweiser Darstellung im Querschnitt zu sehen, in dem ein erfindungsgemäßes Lichtleitelement 1 zum Einsatz kommt. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale dargestellt, da dem Fachmann die übrigen Elemente eines Fahrzeugscheinwerfers bekannt sind.
Der Fahrzeugscheinwerfer 2 umfasst eine Laserlichtquelle 3, die beispielsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 450 nm, also teilweise im nicht-sichtbaren UV- Bereich, abstrahlt. Die abgestrahlte Leistung der Laserlichtquelle 3 liegt zwischen 0,5 und 2 W, kann aber auch höher sein. Bei der Laserlichtquelle 3 handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiterlaser in Form einer Laserdiode. Es können auch mehrere Laserlichtquellen 3 vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Laserdioden- Arrays.
Die Laserlichtquelle 3 weist zum Abführen der im Betrieb entstehenden Wärme im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kühlkörper 12 und eine Lüftungsvorrichtung 13 auf - die Lüftungsvorrichtung 13 dient hier dazu, dem Kühlkörper 12 kühle Luft zuzuführen bzw. erwärmte Luft abzuführen. Die Lüftungsvorrichtung 13 kann beispielsweise eine Ventilationsvorrichtung umfassen. Der Kühlkörper 12 kann aus einem geeigneten Material gefertigt sein und zusätzlich beispielsweise Kühlrippen o.ä. aufweisen.
Neben der Laserlichtquelle 3 (in Fig. 4 mit Kühlkörper 12 und Lüfter 13 dargestellt) ist ein Leuchtelement 4 vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgebildet ist. Die kugelförmige Ausbildung ist dabei nur eine von mehreren möglichen Ausbildungen, das Leuchtelement 4 kann auch anders ausgeführt sein. Bei dem Leuchtelement 4 handelt es sich bevorzugt um einen Phosphor-Konverter, der durch das Licht der Laserlichtquelle 3 in bekannter Weise zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht angeregt werden kann. Als Phosphor-Konverter können im Prinzip alle Materialien verwendet werden, die monochromatisches Laserlicht in Licht anderer Wellenlängen (bevorzugt weißes Licht), umwandeln. Im Prinzip handelt es sich bei dem Phosphor-Konverter also um einen Lichtwandler - die Elektronen des Konvertermaterials werden durch das Laserlicht in höhere Energieniveaus angeregt und emittieren beim Zurückfallen Licht der dem Niveauunterschied entsprechenden Wellenlänge.
Das Leuchtelement 4 ist in einem erfindunsgemäßen Lichtleitelement 1 angeordnet, das in einem Reflektor 16 positioniert ist. Der Reflektor 16 lenkt das vom Leuchtelement 4 abgestrahlte Licht in Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2. Die Hauptabstrahlrichtung 200 verläuft im vorliegenden Beispiel in Fig. 4 von links nach rechts. Der Reflektor 16 kann verschwenkbar und/ oder verstellbar angeordnet sein, was in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Grundsätzlich sind beliebige Ausführungen des Reflektors 16 möglich, es können Freiformvarianten genau so wie Parabeln, Hyperbeln, Ellipsen bzw. Kombinationen davon als Reflektorfläche zum Einsatz kommen. Der Reflektor 16 ist in Fig. 4 als Querschnitt zu erkennen und kann als Halbschale (nur die obere oder untere Hälfte ist vorhanden) oder als Vollreflektor ausgeführt sein, wobei dem Fachmann eine Reihe von Varianten für den Reflektor 16 bekannt ist.
In der dargestellten Variante der Erfindung ist das Leuchtelement 4 auf der optischen Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 2 in einem Brennpunkt des Reflektors 16 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Reflektor 16 auch als Freiflächen-Reflektor mit mehreren, unterschiedlichen Brennpunkten ausgeführt sein kann, wobei gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Leuchtelement 4 eben in einem dieser Brennpunkte angeordnet ist. Natürlich ist es nicht zwingend notwendig, dass das Leuchtelement 4 in einem Brennpunkt angeordnet ist - es muss aber zum Erreichen einer gewünschten Lichtverteilung ortsfest im Reflektor verbleiben, was auch bei Erschütterungen sichergestellt sein soll. Der Fahrzeugscheinwerfer 2 ist durch eine Abdeckscheibe 17 verschlossen. Die Abdeckscheibe 17 kann beliebig ausgeführt sein, ist aber bevorzugt größtenteils transparent.
Durch das Lichtleitelement 1, das darin angeordnete Leuchtelement 4 und den Reflektor 16 wird das gewünschte Lichtbild des Fahrzeugscheinwerfers 2 erzeugt. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Lichtleitelement 1 größere Toleranzen hinsichtlich der relativen Positionierung zwischen Laserlichtquelle 3 und Leuchtelement 4, beispielsweise wenn die Lichtquelle 3 reparaturbedingt ausgetauscht wird oder wenn sich die Laserlichtquelle 3 durch Erschütterungen im Betrieb nicht mehr in der Optimalposition befindet.
Zur Befestigung des Lichtleitelements 1 im Reflektor 16 ist ein Trägerelement 18 vorgesehen - das Trägerelement 18 ist hier mit Kühlrippen 19 versehen, die zum Ableiten der bei der Lichterzeugung im Leuchtelement 4 und dem Lichtleitelement 1 entstehenden Wärme dienen. Die Kühlrippen 19 sind nur ein Beispiel für Wärmeableitelemente, die hier verwendet werden können - dem Fachmann ist diesbezüglich eine Reihe von Möglichkeiten bekannt, daher wird hier nicht näher darauf eingegangen.
Die Laserlichtquelle 3 und das Leuchtelement 4 sind so angeordnet, dass das Licht der Laserlichtquelle 3 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2 ausgestrahlt wird. Die Laserlichtquelle 3 ist also in Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2 gesehen vor dem Leuchtelement 4 angeordnet, so dass das Licht der Laserlichtquelle 3 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2 ausgestrahlt wird. Die Strahlrichtung 500 der Laserlichtquelle 3 verläuft also entgegengesetzt zur Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2. Dadurch wird verhindert, dass im Fall einer Beschädigung des Fahrzeugscheinwerfers 2 oder einer Fehlfunktion das Licht der Laserlichtquelle 3 entweichen und zur Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer führen kann.
Die Strahlrichtung 500 der Laserlichtquelle 3 verläuft bevorzugt in einem spitzen Winkel zur Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2. Der Winkel kann also zwischen 0° und 90° liegen. Ein Winkel von 0° bedeutet also, dass die Laserlichtquelle 3 auf der optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers 2 in Hauptstrahlrichtung 200 gesehen hinter dem Leuchtelement 4 angeordnet ist. Entsprechend bedeutet ein Winkel von 90°, dass die Strahlrichtung 500 der Laserlichtquelle 3 normal zur optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers 2 verläuft. Optische Achse und Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Je nach verfügbarem Bauraum für den Fahrzeugscheinwerfer 2 bzw. gewünschtem Einsatzgebiet können also Lichtquelle 3 und Lichtleitelement 1 bzw. Leuchtelement 4 zueinander angeordnet werden.
Zwischen der Laserlichtquelle 3 und dem Lichtleitelement 1 mit dem Leuchtelement 4 kann eine Reihe von Elementen angeordnet sein. Beispielsweise ist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unmittelbar nach der Laserlichtquelle 3 ein Optikelement in Form eines Sammellinsenelements 20 angeordnet. Diese Sammellinse konzentriert das Licht der Laserlichtquelle 3 in Richtung des Lichtleitelements 1 bzw. des darin angeordneten Leuchtelements 4. Natürlich können auch beliebige andere Optikelemente zum Einsatz kommen, beispielsweise Linsen und/ oder Prismen verschiedenster Art.
Günstigerweise sind rund um derartige Optik- oder Lichtleitelemente 1 absorbierende Elemente angeordnet, um eventuelle Reflexionen des eintretenden Laserlichts in Hauptabstrahlrichtung 200 des Fahrzeugscheinwerfers 2 und damit Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer zu verhindern. Das Blendenelement 21 in Fig. 4 stellt eine Ausführungsform derartiger Elemente dar. Es verhindert eine Abstrahlung von Reflexionen aus dem Fahrzeugscheinwerfer 2 heraus. In einer Variante bzw. zusätzlich können die besagten Optik-, Lichtleitelemente 1 und absorbierenden Elemente wie das Blendenelement 21 auch mit entspiegelten Oberflächen versehen bzw. so ausgeführt sein, dass sie nur Licht im Wellenlängenbereich des Laserlichts reflektieren bzw. absorbieren, allerdings für sichtbares Licht durchscheinend ausgeführt sind und damit einen Blick auf die Scheinwerferkomponenten erlauben. Dabei können auch Unregelmäßigkeiten wie Einschlüsse oder Mikrostrukturen vorgesehen werden, die das Laserlicht ablenken, von außen sichtbar machen und so als Designelement dienen.
Beispielhaft ist das Blendenelement 21 in Fig. 4 oberhalb einer durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 2 verlaufende Horizontalebene zwischen dem Lichtleitelement 1 und der Abdeckscheibe 17 angeordnet. Natürlich sind aber auch andere, dem Fachmann bekannte Lösungen möglich - die einzige Voraussetzung derartiger Vorrichtungen ist, dass die Lichtfunktionen des Fahrzeugscheinwerfers 2 nicht nachteilig beeinflusst werden.
Das Blendenelement 21 kann auch so ausgeführt sein, dass es den gesamten Freistrahlbereich des Laserlichts umhüllt, beispielsweise in Form einer Röhre oder einer Röhre mit halbkreisförmigen Querschnitt („Halfpipe"). In einer weiteren Variante kann es halb verspiegelt ausgeführt sein und/ oder aus Designgründen mit einer eigenen Lichtquelle (z.B. einer blauen LED) beleuchtet werden. Derartige Varianten sind in den Figuren nicht dargestellt.
Die Erfindung gemäß den obigen Ausführungen erlaubt die Realisierung eines Fahrzeugscheinwerfers, der die gesetzlichen Bestimmungen wie beispielsweise ECE, SAE, CCC, usw. erfüllen kann.
Bei dem Fahrzeugscheinwerfer 2 gemäß der Variante in Fig. 4 kann außerdem die beim Betrieb der Laserlichtquelle 3 entstehende Abwärme genutzt werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Laserlichtquelle 3 unterhalb einer im eingebauten Zustand des Fahrzeugscheinwerfers 2 durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 2 verlaufende Horizontalebene nahe an der Abdeckscheibe 17 angeordnet. Die Horizontalebene verläuft in Fig. 4 normal auf die Zeichenebene durch die optische Achse 400 des Fahrzeugscheinwerfers 2.
Die Laserlichtquelle 3 ist so nahe an der Abdeckscheibe 17 angeordnet, dass die Abdeckscheibe 17 mittels der Abwärme der Laserlichtquelle 3 aufwärmbar ist. Die Abwärme kann zum Enttauen und Enteisen der Abdeckscheibe 17 verwendet werden. Je nach verwendeter Laserlichtquelle 3 bzw. je nach Material der Abdeckscheibe 17 etc. ist zu entscheiden, wie nahe die Laserlichtquelle 3 zur Abdeckscheibe 17 positioniert werden muss. Die Lüftungsvorrichtung 13 der Laserlichtquelle 3 kann hier durch Lenkung des Abwärmestroms unter- stützend verwendet werden. Gemäß der Variante in Fig. 4 ist die Laserlichtquelle 3 unter einem Designblendenelement 22 positioniert ist, das entsprechende Designblendenöffnungen 23 zum Durchtritt der Abwärme aufweist. Diese Designblendenöffnungen 23 können gemäß einer Variante eine düsenförmige Gestalt haben, sodass der durch die Abwärme der Laserlichtquelle 3 bewirkte Luftstrom 24 gezielt gelenkt werden kann. Unter düsenförmiger Gestalt ist hier eine Form zu verstehen, die das Lenken des durch die Designblendenöffnungen 23 durchtretenden Luftstroms erlaubt, um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen. So kann das Enttauen und Enteisen, bzw. ganz allgemein das Nutzen der Abwärme der Laserlichtquelle 3 noch effizienter erfolgen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Lichtleitelement (1) für einen Laser-Fahrzeugscheinwerfer (2), wobei der Laser- Fahrzeugscheinwerfer (2) zumindest eine Laserlichtquelle (3) und zumindest ein durch die Laserlichtquelle (3) bestrahlbares und damit zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement (4) umfasst und das Lichtleitelement (1) im Wesentlichen zwischen der Laserlichtquelle (3) und dem Leuchtelement (4) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (1) eine Lichteintrittsfläche (5) und eine Lichtaustrittsfläche (6) aufweist, wobei die Eintrittsquerschnittsfläche der Lichteintrittsfläche (5) größer ist als die Austrittsquerschnittsfläche der Lichtaustrittsfläche (6) und dass durch die Lichteintrittsfläche (5) eingestrahltes Licht über die die Lichteintrittsfläche (5) und die Lichtaustrittsfläche (6) verbindenden Innenfläche (7) in Richtung der Lichtaustrittsfläche (6) bündelbar ist.
2. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Akzeptanzwinkel (300) des Lichtleitelements (1) zwischen 0° und 45° hinsichtlich der optischen Achse (100) des Lichtleitelements (1) beträgt.
3. Lichtleitelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (7) des Lichtleitelements (1) im Wesentlichen als Paraboloid oder als Freiformfläche ausgeführt ist.
4. Lichtleitelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Lichtleitelements (1) im Bereich zwischen der Lichteintrittsfläche (5) und der Lichtaustrittsfläche (6) zumindest bereichsweise, insbesondere aber vollständig mit einer lichtundurchlässigen und/ oder reflektierenden Beschichtung (8) versehen ist.
5. Lichtleitelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lichtaustrittsfläche (6) zumindest eine Aufnahme für das Leuchtelement (4) vorgesehen ist, wobei die Aufnahme insbesondere als Sackloch (9) oder als vollständig von dem Lichtleitelement (1) umgebene Höhlung (10) ausgeführt ist.
6. Lichtleitelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (6) zumindest teilweise von einem lichtundurchlässigen Begrenzungselement (15) bedeckt ist.
7. Lichtleitelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichteintrittsfläche (5) und der Lichtaustrittsfläche (6), vorzugsweise im Bereich der Lichtaustrittsfläche (6), zumindest ein rund um das Lichtleitelement (1) verlaufendes Reflektorelement (11) zum Ablenken des vom Leuchtelement (4) ausgestrahlten Lichts in von der Lichteintrittsfläche (5) abgewandter Richtung angeordnet ist.
8. Fahrzeugscheinwerfer (2) mit zumindest einer Laser lichtquelle (3) und zumindest einem, durch die Laserlichtquelle (3) bestrahlbaren und damit zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbaren Leuchtelement (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Laserlichtquelle (3) und dem Leuchtelement (4) zumindest ein Lichtleitelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.
9. Fahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (3) in Hauptabstrahlrichtung (200) des Fahrzeugscheinwerfers (2) gesehen vor dem Leuchtelement (4) angeordnet ist, so dass das Licht der Laserlichtquelle (3) entgegen der Hauptabstrahlrichtung (200) des Fahrzeugscheinwerfers (2) ausgestrahlt wird.
10. Fahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Blendenelement (21) vorgesehen ist, mit dem von der Lichteintrittsfläche (5) des Lichtleitelements (1) oder aus dem Inneren des Lichtleitelements (1) in Hauptabstrahlrichtung (200) des Fahrzeugscheinwerfers (2) reflektiertes Licht abschirmbar ist.
11. Fahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (21) als zwischen der Laserlichtquelle (3) und dem Lichtleitelement (1) verlaufendes Verbindungsstück ausgeführt ist, das insbesondere röhren- oder halbrohrför- mig ausgeführt ist.
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